激光分光

『壹』 激光的几种分类方法

激光分类的方法有很多，比如按照它切割的材料来分，可以按照它的功率的大小来分，可以按照波段分，激光设备按照波段可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐 ，目前工业用红外及紫外激光。例如CO2激光器10.64um红外激光, 氪灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光, 氙灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光, 半导体侧面泵浦YAG激光器1.064um红外激光。 激光器的种类很多，可分为固体、气体、液体、半导体和染料等几种类型： （ 1 ）固体激光器一般小而坚固，脉冲辐射功率较高，应用范围较广泛。如：Nd:YAG激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝石榴石，晶体结构与红宝石相似。 （ 2 ）半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单，特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长，能将电能直接转换为激光能，所以发展迅速。 （ 3 ）气体激光器以气体为工作物质，单色性和相干性较好，激光波长可达数千种，应用广泛。气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。 （ 4 ）以液体染料为工作物质的染料激光器于 1966 年问世，广泛应用于各种科学研究领域。现在已发现的能产生激光的染料，大约在 500 种左右。这些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它们还可以包含在有机塑料中以固态出现，或升华为蒸汽，以气态形式出现。所以染料激光器也称为 “ 液体激光器 ” 。染料激光器的突出特点是波长连续可调。燃料激光器种类繁多，价格低廉，效率高，输出功率可与气体和固体激光器相媲美，应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。 （ 5 ）红外激光器已有多种类型，应用范围广泛，它是一种新型的红外辐射源，特点是辐射强度高、单色性好、相干性好、方向性强 （ 6 ） X 射线激光器在科研和军事上有重要价值，应用于激光反导弹武器中具有优势；生物学家用 X 射线激光能够研究活组织中的分子结构或详细了解细胞机能 ; 用 X 射线激光拍摄分子结构的照片 , 所得到的生物分子像的对比度很高。 （ 7 ）化学激光器 有些化学反应产生足够多的高能原子，就可以释放出大能量，可用来产生激光作用。 （ 8 ）自由电子激光器 这类激光器比其他类型更适于产生很大功率的辐射。它的工作机制与众不同，它从加速器中获得几千万伏高能调整电子束，经周期磁场，形成不同能态的能级，产生受激辐射。 （ 9 ）准分子激光器、光纤导波激光器等

『贰』 激光跟普通光有什么区别

激光与普通光的显著区别

激光和普通光到底有什么显著区别?怎么会有如此巨大的作用呢?

其实，激光的特别之处就是它的辐射从根本上区别于以往的任何一种普通光源所发生的光辐射，从而使激光本身具有一种巨大的应用潜力。

在我们日常生活、生产活动和科学实践中，都离不开光和发光的光源。比如没有光，绿色植物就不能进行光合作用，农作物就不会生长，我们就不能吃到粮食和蔬菜。当然，光源也有很多种，如太阳就是我们经常看到的自然光源，还有白炽灯、日光灯、霓虹灯等人造光源，所有的这些人造光源和自然光源所发出的光都有一些共同的弱点：一是只能发挥一定范围的照明作用；二是定向性差，也就是说普通光源所发生的光不能集中在一个特定的方向上，发射到很远的距离以外；三是单色性差，即是颜色纯度不高，一般的光源发出的光都是由几种颜色组成的，像太阳光就是由红、橙，黄、绿、青、蓝、紫等7种颜色混合而成，而且其中的红光、蓝光也都不是单纯的红光、蓝光。所以，用普通光进行精密光学仪器测量时，测量的精度和有效范围都会受到极大的限制。

激光和普通光完全不同，它具有定向发光、亮度极高、颜色极纯、闪光时间极短等特性。

定向发光。普通光都是向四面八方散开的，因而照射的距离和照明的效果都是很有限的。如果让它朝一个方向传播，需要给光源装一个聚光装置，如探照灯、剧场里的聚光灯、汽车灯、手电筒等。但即使照射效果最好的探照灯，如果你仔细观察也不难发现，它的光源是喇叭形的，光束是扩散的，照射时，开始不到一米的光束，不出几公里就扩大成几十米巨大的而且是非常微弱的光斑了。最好的探照灯发散度只有1度左右。激光器不需要加灯罩之类的聚光装置，它天生就只朝一个方向发射光，光束发散度极小，大约只有0.057度。举例来说吧，月球离我们地球的距离是38.4万公里，如果用直径1米的激光向月球照射，那么在月球表面形成的光斑不会超过2公里，因而可以对月球进行精确测距。假如用方向性最好的探照灯照射月球，其光斑直径至少要有几百公里(实际上探照灯的光是不可能到达月球的)。

亮度极高。绝大多数的普通光源所发出的光都不如太阳的光亮，在太阳光下，彩灯显不出它的绚丽多姿，迷人的焰火也会黯然失色，再也看不出它的魅力。那么，也许就有人说太阳光是世界上最亮的了，其实不然。太阳光如和激光相比，简直是不能同日而语。一支输出功率仅为1毫瓦的氦氖激光器的亮度就比太阳高100倍，而大功率的激光器输出的激光亮度，要比太阳高上百亿到千亿倍，迄今为止，只有氢弹爆炸瞬间的强烈闪光才能勉强与激光相比。这你能想象得出吗?

颜色极纯。白光是由红，橙、黄、绿、青、蓝、紫7种不同颜色的光组成的。通常所说的红光、蓝光也是由几种相近颜色的光组成的，如红光就包含了0.63～0.73微米范围内各种波长的光。激光器所发出的激光，单色程度非常纯，它比普通光源的单色程度要高出几万倍到几十万倍。

闪光时间极短。在生产和科研中，常常需要闪光时间(激光技术中称为光脉冲宽度)很短的光源，利用它可以帮助我们了解变化非常迅速的过程。比如光合作用过程，时间间隔往往只有几皮秒(1皮秒=10<-12>)量级，而过程的每一步就更短了。化学过程中也有类似的情况，从反应开始到结束，中间每一步时间间隔非常短暂。有闪光时间短的光源便可以利用光谱技术深入了解瞬间变化过程的每一步，以便更好地控制过程的进行方向，提高生产率。普通光源的闪光时间缩短有限，照相机用的闪光灯的闪光时间是千分之一秒左右，而脉冲激光的闪光时间很短，现可以达到6飞秒(1飞秒=10<-15>秒)。

此外，激光还具有输出的波长稳定、相干性好等特点，如利用激光输出波稳定特性做的激光时钟，计时准确度可以达到10<-14>秒，也就是说经历1000万年才差1秒。

激光由于在时间上、空间上和波长(频率)上的高度集中，成为目前世界上最亮、光束最直、颜色最纯、相干性最好、控制时间最短的光源。这些特性都为激光的应用开辟了广阔的前景。

『叁』 激光的种类

1、从频率来分为红激光、蓝激光、绿激光。

2、从原理来分, 有氦-氖激光,二氧化碳激光, 二极管激光,准分子激光, 染色激光, 氩离子激光, 氮气激光, YAG 激光等等。

3、从连续性来分有连续激光和脉冲激光, 脉冲激光有微秒级(10e-6 秒), 也有纳秒(10e-9秒), 皮秒(10e-12秒), 和 飞秒(10e-15秒)激光。

4、从强度来分为, 一级, 二级等等, 级别越高，强度越大相应则要求采取更严格的保护措施。

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对人体和工作环境构成危害的有直射光、反射光和漫散射光。进行激光加工和激光治疗时，还可能产生有害的烟雾、蒸气和噪声等，对环境造成辐射危害。大功率激光辐射会破坏某些精密仪器，甚至引起火灾。激光器电源的高压也可能造成危害。激光辐射能对人眼和皮肤造成严重伤害。

激光防护措施：

①有激光的工作场所应张贴醒目的警告牌，设置危险标志。

②工作人员应先接受激光防护的培训，进入工作场所应带激光防护眼镜。

③激光不用时，应在输出端加防护盖。应尽量让光路封闭，避免人员暴露于激光束。另外，应保持光路高于或低于人眼高度，这对可见光波段以外的激光尤其显得重要。

④在激光运行空间内应保证足够的照明使眼睛的瞳孔保持收缩状态。

⑤对激光操作人员进行定期体检。

『肆』 激光分为几种分别有什么特点

介质是气体的激光器，此种激光器通过放电得到激发。

1、氦氖激光器：最重要的红光放射源（632.8 nm）。一般功率比较低（0.5~50 mW）。

2、二氧化碳激光器：波长约10.6 μm（红外线），重要的工业激光。

3、一氧化碳激光器：波长约6-8 μm（红外线），只在冷却的条件下工作。

4、氮气激光器：337.1 nm（紫外线）。

5、氩离子激光器：具有多个波长，457.9 nm（8%）、476.5 nm（12%）、488.0 nm（20%）、496.5 nm（12%）、501.7 nm（5%）、514.5 nm（43%，由蓝光到绿光）。功率从15mW到50W。激光表演中最常用的。

6、氦镉激光器：最重要的蓝光（442nm）和近紫外激光源（325nm）。

7、氪离子激光器：具有多个波长，350.7nm、356.4nm、476.2nm、482.5nm、520.6nm、530.9nm、586.2nm、647.1nm（最强）、676.4nm、752.5nm、799.3nm（从蓝光到深红光）。功率可到6W，能耗较大，价格较高。

8、混合气体激光器：不含纯气体，而是几种气体的混合物（一般为氩、氪等）。

9、准分子激光器：比如KrF（248 nm）、XeF（351-353 nm）、ArF（193 nm）、XeCl（308 nm）、F2（157 nm，均为紫外线)。

10、金属蒸汽激光器：比如铜蒸汽激光器，波长介于510.6-578.2 nm之间。由于很好的加强性，可以不用谐振镜。

11、金属卤化物激光器：比如溴化铜激光器，波长介于510.6-578.2 nm之间。由于很好的加强性，可以不用谐振镜。

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激光器通常都会标示有着安全等级编号的激光警示标签：

第1级（Class I/1）：在装置内是安全的。通常是因为光束被完全的封闭在内，例如在CD播放器内。

第2级（Class II/2）：在正常使用状况下是安全的，眼睛的眨眼反射可以避免受到伤害。这类设备通常功率低于1mW，例如激光指示器。

第3 a/R级（Class IIIa/3R）：功率通常会达到5mW，并且在眨眼反射的时间内会有对眼睛造成伤害的小风险。注视这种光束几秒钟会对视网膜造成立即的伤害。

第3b/B级（Class IIIb/3B）：在暴露下会对眼睛造成立即的损伤。

第4级（Class IV/4）：激光会烧灼皮肤，在某些情况下，即使散射的激光也会对眼睛和皮肤造成伤害。许多工业和科学用的激光都属于这一级。

这种标示的功率是针对可见光和连续波长的激光，对脉冲激光和不可见光激光还有其它适用的限制。对使用第3B级和第4级激光工作的人，还需要可以吸收特定波长光的护目镜保护他们眼睛的安全。

『伍』 光分为可见光和不可见光，激光是什么

激光是原子受激辐射的光。

原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。这使得激光比起普通光源，激光的单色性好，亮度高，方向性好。

爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为 ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。

可以设想，如果大量原子处在高能级E2上，当有一个频率
ν=（E2-E1）/h的光子入射，从而激励E2上的原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子再激励E2能级上原子，又使其产生受激辐射，可得到四个特征相同的光子。

这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。

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激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。

1、激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，二氧化碳激光器和半导体泵浦激光器。

2、激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。

3、激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、二氧化碳激光器和半导体泵浦激光器。

4、激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。

国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、金运CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。

5、激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。

我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，二氧化碳激光器为主。