固体激光器论文(17页).doc

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1、-固体激光器论文-第 - 12 - 页摘 要固体激光器由于功率能量较大而机械工作简单等特点，现在在各行各业都有很好的应用，并且朝着更加发展的方向迈进。本文先系统阐述了固体激光器的起源、基本结构、工作原理；再特别列举了几种典型的固体激光器，通过相互比较而总结出了固体激光器的优缺点；然后对固体激光器在工业加工、军事领域和生物医学等三个方面的应用进行了介绍；最后分析出了固体激光器的发展方向。关键词：固体激光器；激光器；工作原理；基本结构；应用ABSTRACTSolid state laser because of it,s high power energy and the characterist

2、ics of simple mechanical work ,now have good application in all walks of life,and toward more development direction.This paper first systematically expounded the origin solid laser system,basic structure,working principle;More specifically enumerated several kind of typical solid laser,by comparing

3、with each other and summarizes the advantages and disadvantages of solid state laser;Then in solid state laser industrial processing,military field and the application of the three aspects such as biomedical are introduced;In the final analysis the development direction of solid state laser.Keywords

4、:Solid-state laser;Laser;Working Principle;Basic Structure;Application目 录第一章 引言1第二章 激光与激光器22.1激光22.1.1激光（LASER）22.1.2激光产生的条件22.1.3激光的特性22.2激光器的发明与发展22.3激光器的类型3第三章 固体激光器53.1固体激光器的工作原理和基本结构53.2典型的固体激光器73.2.1红宝石激光器（Cr3+:Al2O3）73.2.2掺钕钇铝石榴石激光器（Nd3+:YAG）83.2.3掺铒钇铝石榴石激光器（Er:YAG）93.2.4可调谐固体激光器103.2.5二极管泵浦的

5、固体激光器113.3固体激光器的优点与缺点113.4典型固体激光器的对比12第四章 固体激光器的应用134.1工业加工中的应用134.2军事领域的应用144.3生物医学中的应用16第四章 展望18参考文献19致 谢20第一章 引言激光是人类上世纪发明的最杰出的技术之一。自上世纪60年代，梅曼发明了全球首台激光器以来，激光技术发展至今已经硕果累累，并且已经在各行各业普遍应用。从固体激光器诞生至今，都是备受人们的关注。因其具有峰值功率高，输出能量大，以及结构紧凑耐用等特点，所以在各方面都有广大的用途，具有不可估量的价值。依靠这些特点，固体激光器在科研、国防、工业、医疗等领域获得了大量的应用，使我们

6、的生活越来越便利。目前激光器发展方向是体积更小、重量更轻、效率更高、光束质量更好、可靠性更高、寿命更长、运转更灵便的全固态激光器。全固态激光器的应用扩展到了各个领域，它的结构、输出功率、转换效率以及光束质量都取得了非常大的进步，具有强大的生命力。全固态激光器汇聚了半导体激光器和固体激光器的特点，具有体积小、效率高、光束质量好、可靠性高、寿命长、运转灵便等优点，所以是最具前景的激光发展方向,它通过变频获得宽波段输出、便于模块化和电激励等应用优势，已经在科研、医疗、工业加工、军事等领域获得了广泛的应用，是新一代性能卓越的绿色、节能光源1。现如今，激光技术的广泛应用，成为企业向信息化转型的重要力量，

7、而且推动了整个高新技术链条的有序发展。激光高新技术在国民经济建设、国防和科技领域发挥着不可替代的关键作用，是一项具有战略性、全局性和引领性的战略高新技术。如今，我国的激光市场发展稳定、增长速度飞快。根据统计报告，我国的激光产品在1999年的市场销售额仅为14.13亿，2005年达到了47.75亿。所以固体激光器的发展呈现出非常好的趋势，具有非常广阔的市场，有很大的发展空间。第二章 激光与激光器2.1激光 2.1.1激光（LASER）它是指在受激辐射的作用下把光变强的现象，英文名称Laser。2.1.2激光产生的条件激光产生的条件有三个：1) 有能够实现能级跃迁的工作介质作为激活介质，使上能级和

8、下能级之间形成粒子数反转；2) 有提供光反馈的光学谐振腔，其作用一是延长工作物质的长度，使工作物质持续的受激辐射，达到给光子加速的目的；二是对于激光的发射方向进行干涉；三是对于输出的波长进行控制。3）有能够使工作物质从低级向高级转化所需要的能量，从而能够使得激光达到发生的条件。2.1.3激光的特性激光产生的机理与普通光源的发光不同，所以激光具有不同于普通光的特性：高度的方向性、单色性、相干性和高亮度2。单色性是指光的强度依照其频率进行排列的方式。这个指标可以通过频谱分布的宽度进行衡量，频谱越宽，说明其性能越差。方向性是指光能够按照要求在某个位置进行分布。这样我们就可以使光在很远的距离也能够有很

9、高的强度，这是光传播距离的指标，方向性越好，说明其照射的距离越远。单色亮度是衡量光源的发光能力的指标，它的物理意义是单位截面、频宽和立体角内，光源的发射功率。相干性是指不再同一环境下不同波长之间的相互情况。该指标包含空间和时间两方面的内容；空间相干性是指用来对垂直与光的传播方向上各波长之间的相互联系，时间相干性则是平行于光的传播方向上各波长之间的相互联系。2.2激光器的发明与发展上世纪20年代，爱因斯坦的光子受激辐射原理为激光的产生提供了巨大的基础，这个原理是指处于高能态的光子受到低能态的光子作用，转变成低能态，并且产生第二个 ，同之前的光子一起发射3。受激辐射光受到了光放大，并且是相干光，即

10、具有相同的发射方向、位相、频率与偏振。1951年，汤斯提出了微波激射器的概念。1954年，美国科学家汤斯和俄国科学家普罗霍罗夫得到了氨分子的粒子束发转现象，不久之后有发现了微波的受激发射，这为以后的激光器发展奠定了基础。1956年，荷兰的物理学家Bloembergen提出了通过光泵浦三能级原子系统将粒子束进行反向排列。1958年，美国物理学家Schawlow和Townes通过谐振腔的作用得到了激光器以及俄国科学家普罗霍罗夫也研制成功了振荡器和放大器，这两个发明对于激光的发现有了很大的帮助。1960年，在前人激光理论基础上，美国物理学家Maiman研发了全球首台激光器。1965年，第一台CO2激

11、光器顺利研发成功，这是第一台对可以生产大功率的激光器。紧接着X射线激光器也顺利研发成功。现在各行各业对激光技术都有广泛的应用。而对于我国激光器的研究进展，由下表2.1可以清晰的看到：表2.1 我国激光器的发展情况名称研制成功时间研制人He-Ne激光器1963年7月邓锡铭等掺钕玻璃激光器1963年6月干福熹等GaAs同质结半导体激光器1963年12月王守武等脉冲Ar+激光器1964年10月万重怡等CO2分子激光器1965年9月王润文等CH3I化学激光器1966年3月邓锡铭等YAG激光器1966年7月屈乾华等2.3激光器的类型自上世纪60年代激光器发明至今，有关这方面的科学技术已经得到了很大的进步

12、，现在各行各业都有激光技术的成功运用。激光器的种类较多，我们可以按照以下的分类方式将其分类：1）工作物质：按照这种方式我们可以将其分为固体、气体、液体、半导体、光纤以及自由电力等五种激光器。2）激励方式：按照这种方式可以将其分为光泵式、化学以及核泵浦三种激光器4；3）运转方式：按照这种方式可以将其分为连续、单脉冲、锁模以及可调谐等四类激光器。 按输出波长的不同来分类，可分为红外激光器、可见激光器、紫外激光器和X射线激光器。如下表2.2所示：表2 .2 激光器的分类分类方式工作物质激励方式运转方式输出波长气体激光器固体激光器半导体激光器染料激光器光泵式激光器核泵浦激光器化学激光器化学激光器其他激

13、光器连续激光器单次脉冲激光器锁模激光器可调谐激光器红外激光器可见激光器紫外激光器X射线激光器第三章 固体激光器3.1固体激光器的工作原理和基本结构这种激光器的作用原理是工作物质通过能量吸收后达到激发态，为了能够使得粒子束反转以及保持这种状态提供体检，进而使得光放大然后输出。这类激光器的结构如下图3.1所示：图3.1 固体激光器的基本结构示意图1） 工作物质工作物质是激光器作用的关键部分，它由激活粒子和基质构成。激光中的很多重要的性能参数都是由激活粒子能级构造作用而成，基质主要是对物质的性能产生影响。根据这些金属粒子的能级构造不同，我们可将其分成三、四能级系统。我们现在普遍使用的工作物质的形态主

14、要是圆柱、平板、圆盘以及管状四种。2）泵浦系统泵浦系统的作用是提供能量，从而使在工作物质中上下能级的粒子数处于反转状态，目前最主要采用的方式是光泵浦。泵浦系统工作的时候需要的前提工作条件是：一是泵浦的发光效率一定要满足系统的运行；二是对于辐射光的属性要和工作物质的工作光谱相一致。我们还有经常使用的泵浦源有：太阳能、惰性气体等和LD激光器等。现在惰性气体是最经常使用的泵浦源，而在小型的功率器件中太阳能类的泵浦源经常用到，现在我们这方面的技术正在向LD泵浦源方向发展，这类泵浦源优点较明显：具有很强的光转换率、功率大、稳定性好、安全可靠、使用时间长以及体积小等，现在它已经是固体激光发展中最有发展前景

15、的泵浦源。LD激光器可以分为端面、侧面、边面以及混合泵等分类形式5，图3.2为端面和侧面的泵浦结构图。图3.2 二极管泵浦方式结果示意图3） 聚光系统该部分主要有以下两个功能：首先是把工作物质和泵浦源进行连接；第二个功能则是对于工作物质的光密度排列方式起着决定作用，进而可以对光束的各种参数性能指标进行干扰。聚光腔内由工作物质以及泵浦源组成，所以泵浦的性能好坏影响程度主要受到聚光腔的影响。现在一些比较小的固体激光器常常采用如图3.3所示的椭圆形腔。图3.3 椭圆形聚光腔4） 光学谐振腔反射镜是固体激光器非常重要的组成成员，其中全光学的谐振腔包括反射和部分反射镜两部分。反射镜的主要作用是通过保持激

16、光的连续振荡形式来完成激光发生，而且对于光束的振动方向以及频率予以约束，从而达到激光的高性能指标参数。现在我们经常使用的固体激光器都是由两个平面镜组成的谐振腔。5）冷却与滤光系统在激光器中最不可或缺的辅导装置是冷却与滤光系统。由于固体激光器在工作中容易产生非常严重的热效应，故一般必须采取冷却措施。为了使得激光器和其他构件的安全，我们一般都是通过对工作物质、泵浦系统以及聚光腔的降温冷却来实现对其的保护作用。现在的冷却有液体、气体和传导三种方法，但是液体冷却法是现在最喜欢使用的一种。在高单色性能的光获取过程中，滤光系统起了重要的作用，它的作用原理是能够把泵浦光中的大部分或者有影响的光能够成功的去除

17、，从而能够获得高单色性能的光。3.2典型的固体激光器随着这类技术多年的发展积累，现在固体激光器的种类更是多种多样，但是我们最经常使用的还是红宝石、掺钕钇铝石榴石、二极管泵浦以及可调谐固体激光器等四类。3.2.1红宝石激光器（Cr3+:Al2O3）红宝石是掺有少量Cr3+离子的蓝宝石（Al2O3），红宝石激光器的工作物质是红宝石晶体（Cr3+:Al2O3）, 其中Cr3+是发光的激活粒子，而Al2O3是基质晶体6。Cr3+是三能级系统，关系着固体激光器的光谱特性。在室温条件下，红宝石激光器通常输出激光波长为694.3nm的红光。输出激光的光谱线宽一般为0.010.1nm。由于红宝石为单轴晶体，存

18、在双折射现象，所以红宝石激光器既可输出无偏振光，也可输出线偏振光。如下图3.4为红宝石中铬离子的能级结构。图3.4 铬离子的能级结构图这类激光器具有如下的优点：1）激光器机械硬度大、稳定性较好，能够接受功率密度较大的激光，而且生产的光的尺寸也较大；2）使用时间长，内存大，能够有大能量的激光发射；3）激光频谱较大，能够轻易的获得高能量的单膜；4）它的性能稳定、可以输出波长为400760nm 的光。在我们实际的工程领域，这类激光器具有较好的市场，因为大多数的传感器能够响应的波长在可见光处，并且很多的稀土类四能级的工作波长也都是处于400760nm附近。其次，对于全息照相等应用需要使用可见光作为光源

19、。当然任何事物都有两面性，红宝石激光器也难免会有缺点：首先它是三能级的构造，构建的阈值较大；其次晶体的性能指标对于温度具有很强的敏感性；然后，对于它的激发频率比较低，这就导致了它能够长时间的工作；最后发散角输出通常为310mrad，偏大。如下图3.5所示，这是我国首台红宝石激光器，这台激光器在光的激发形式上，处于世界级领先水平。图3.5 中国第一台红宝石激光器3.2.2掺钕钇铝石榴石激光器（Nd3+:YAG）这类是四能级系统的激光器，它的工作效率较高，使用时间长以及工作的阈值较低，输出的波长较低，所以能够长时间的进行工作。它与红宝石激光器的构造基本相同。由于它的工作物质和与其对应的光泵不同，所

20、以能够实现长时间的工作。这类激光器的晶体是以YAG为基础材质，混入适当的Nd3+共同组成了晶体结构。钇铝石榴石晶体有以下的优点：热的传导效率较快，这样就对激光器的连续工作提供了有利的条件；三价稀土离子的钇铝石榴石晶体具有1970的熔点，能够承受较大的辐射；它的荧光宽度仅为6.5cm，所以它的工作阈值较小；荧光量子的工作效率可近似的接近于1，是现在固体激光器中非常优秀的工作物质。连续的三价稀土离子：激光器利用氪灯或碘钨灯作为泵浦的光源。氪灯与氙灯的构造基本相同，区别是它的灯管内充有大气压为2到4的氪气。在750nm和810nm处线状谱具有很高的发射谱线，这就与三价稀土离子的吸收带相吻合。该类激光

21、器是四级能源系统，通过荧光发射生产生激光及三价稀土离子，图3.6所示为该类激光器的能级构造图。 原来处于基态E1(4I9/2)的粒子，在光泵照射下，被激发到高能级E4(4I3/2以上的能级)上。通过无辐射跃迁到E3(4F3/2)上，处于4F3/2能态的Nd3+寿命较长（约240us），而称为亚稳态能级。该能级将积累大量粒子（称激光上能级），E3与下能级（4I11/2、4I13/2、4I9/2）间将形成粒子数反转分布。在实现4F3/24I11/2、4F3/24I13/2、4F3/24I9/2能级间跃迁时，生成了三条不同的荧光谱线，由下图3.6所示，在1.06um的谱线能量最大。所以1.06um首

22、先达到阈值形成激光振荡。图3.6 :能级结构3.2.3掺铒钇铝石榴石激光器（Er:YAG）最近几年，由于这类激光器的波长比较独特，引起了科学家的广泛关注，并且在医学应用方面也取得了较大的应用，对于未来的发展有很好的前景。这类激光器的基本结构与Nd3+:YAG激光器基本结构相似，通常采用脉冲氙灯泵浦，聚光腔为镀银的单椭圆柱腔或双椭圆柱腔，但是它的光学元件必须与水蒸气隔离（不隔离激光束将破坏），因此需要将激光器密闭在干燥的容器之中7。它具有较高的光学性能、较小的损耗，而且激光输出方面比较的高，物理化学性能较稳定，能特别高效的去掉硬组织，它的泵浦在600800nm的这个范围内，高掺杂的Er:YAG晶

23、体在医疗和军用领域中的应用非常的广泛。如下图3.7所示为激光输出波长为2.94微米的Er:YAG激光跃迁能级图。图3.7 Er:YAG激光跃迁能级图3.2.4可调谐固体激光器这类激光器也具有较多的优点：内存较大，能够有较长的储存时间；其使用时间长；闪光灯或者LD泵浦效果明显；在调Q的情形下也能够正常运转；产生光束性能好，并且谐波的产生能力也较好。因此，近年来，可调谐固体激光器取得了重大的发展。可调谐固体激光器指的是在一定范围内，能够使输出波长连续改变的固体激光器。我们可以将它分为两类8：一类是色心激光器；一类是用掺过渡族金属离子的激光晶体制作的可调谐激光器。前者是指工作物质为有色心的晶体，这种

24、色心是由于正负离子的缺失造成的。它的荧光线宽因为晶体振荡的干扰而使得其宽度较大。色心激光器调谐范围宽为0.63.65微米，线宽窄，但是大部分都只能在低温下工作。相比较而言，掺过渡金属离子的激光晶体制作的可调谐激光器的性能更加优越。激光晶体主要包括金绿宝石、Cr:GSGG和掺钛蓝宝石等。其中性能最好的固体可调谐材料是钛蓝宝石9。3.2.5二极管泵浦的固体激光器第一台二极管泵浦的固体激光器诞生于1962年。这类激光器不同于传统的固体激光器，它的泵浦源是激光二极管，被称为全固态激光器，因为全固态固体激光器的元器件都是“固态”的。这类固体激光器优点较明显：具有很强的光转换率、功率大、稳定性好、安全可靠

25、、使用时间长以及体积小等。全固态激光器种类很多，可以按照如下表3.1来分类：表3.1全固态激光器分类表 分类依据全固态激光器 泵浦方式端面泵浦、侧面泵浦、边面泵浦、角泵浦、多通道耦合泵浦、混合泵浦 介质形状圆棒激光器、板条激光器、薄片激光器、光纤激光器 工作机制基频激光器、谐波发生器、参量振荡器 输出波长红外光激光器、可见光激光器、紫外光激光器 介质种类玻璃激光器、晶体激光器、陶瓷激光器、光纤激光器 工作模式单脉冲激光器、稳态激光器、热容激光器 频域特性单波长激光器、多波长激光器、单纵模激光器、多纵模激光器、可调谐激光器 输出激光连续激光器、准连续激光器、脉冲激光器3.3固体激光器的优点与缺点

26、固体激光器的优点：1）它的能量输出较大，而且峰值处的功率也较大。这主要是因为它的能级构造较特殊，所以能够输出能量和功率较大的激光。这个是它最突出的优点。2）机械强度较大，而且成本较低。与其他类型的相比，这类激光器的构造简单耐用，并且生产的成本还相对的较低。3）所需要的材料种类繁多。这类激光器的工作物质现在少说都有100多种，并且还有增长的势头。大量高性能的材料的出现,使固体激光器的性能进一步的提高。固体激光器的主要缺点：1）热稳定性较差，工作一段时间就产生很大的热量。由于它的功率和能量输出都比较大，就非常容易的导致系统发热量过大，所以必需要对其设置冷却系统，这样才能够使得激光器长时间的运行。2

27、）它的转换率与其他的激光器相比还较低。红宝石的激光器工作转换效率一般为0.5%1%，掺钕钇铝石榴石激光器为1%2%，就是表现最好的时候也仅为3%。可见固体激光器的效率提高还有很大的空间。3.4典型固体激光器的对比如下表3.2，根据工作物质、输出波长、能级结构和常用泵浦方式四个方面来对比几种典型固体激光器。表3.2 典型固体激光器的比较内容激光器 工作物质 输出波长 能级系统常用泵浦方式红宝石激光器 Cr3+:Al2O30.6943mm0.6929mm 三能级 光泵浦掺钕钇铝石榴石激光器 Nd3+:YAG1.06mm1.35mm 四能级 光泵浦掺铒固体激光器 Er:YAG2.94mm 四能级 光

28、泵浦可调谐固体激光器钛蓝宝石0.83.9mm 四能级 光泵浦第四章 固体激光器的应用固体激光器由于功率能量较大而机械工作简单等特点，现在在各行各业都有很好的应用，并且朝着更加发展的方向迈进。它常用于测距、跟踪、制导、打孔、切割和焊接、半导体材料退火、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面在科研与研发方面,涉及面很广,包括作核聚变研究的高峰值功率激光器系统、作光谱研究和新材料开发用的超短脉冲激光器和可调谐激光器以及由同体激光器泵浦的染料可调谐激光器、作脉冲全息摄影用的红宝石激光器、作高速摄影用的超短脉冲激光器、测人造地球星轨迹和地球表面

29、用的高精度激光测距仪、遥感用的激光雷达等10。下图4.1为通过红宝石激光器中拍摄的刚破壳的小鸡图。图4.1 红宝石激光器拍摄的刚出壳的小鸡的反射全息图4.1工业加工中的应用在工业加工领域，激光加工是最为常见的一种应用形式,我们一般将其分为光热和光化学反应两类激光加工,包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等11。前者主要是指通过激光束的照射作用，让物体的表面发生热效应，进而达到我们想要的结果，这类有焊接、切割、性能改变、钻孔以及微小处理等。而后者的作用原理则主要是指利用激光束投射，借助光子或者光化学反映的作用来对物体进行处理。采用激光加工技术能大幅度提高制造精度、加工强度和生产效率。1）激光切割这

30、种方式是利用光在聚集以后产生非常强的能量，然后实现切割的功能。在物体加工的过程中，由于这种方式能够大大的降低工人的劳动强度和成本，而且还可以保证加工物件的质量，所以得到了人们的普遍运用。同传统的板材加工方法对比，激光切割的切割质量更高、切割速度更快、柔性更高，材料适应性更广泛。2）激光焊接这类技术是激光器用于物体加工过程中最常用的一种方法。整个过程是热传导型，即通过激光器产生的高热量激光对物体的表面进行加热，然后经过传导作用，最终使加工的物件达到我们想要的结果。由于它的优点较独特，现在已经广泛的应用于小型的焊接工作中。与其它的焊接相比，它具有明显的焊接效率高、质量好以及能在常温条件下焊接的优点

31、，而且设备构造也较简单。3）激光钻孔随着人们对电子产品向小型化的需求发展，就要求我们的电子线路向集成化的方向迈进，然而这种技术需要在线路板上安装越来越多的微型过孔以及盲孔。而我们传统的手工加工方式肯定达不到想要的精度，而随之这种激光器钻孔技术的发展，很好的解决了这个问题，具有很好的应用前景。4.2军事领域的应用固体激光器如今应用于军事领域也显示出了越来越旺盛的生命力。在激光器军事应用的过程中，固体激光器算是后起之秀。直到1990年，有专家研发了大功率的LD激光器，这才使得激光器在军事方面大显身手，如图4.2所示为诺思罗普格鲁曼公司研制的高功率固体激光器。由于激光器的输出的波长较小，这就很好的在

32、空气中传输，进而可以达到长距离作战的使用要求，并且它的体积还比较小，使用起来非常的方便，工作效率较高，对于后期的维护保障比较简单，可以在各种平台上操作。在具体的使用方面，固体激光器在常规武器中比较受青睐，比如军事专用的测量距离的机器，有导航功能的炸弹等。而且它还有非常大的可能向定向武器方面发展，可以用于导弹的防御、防控以及还是军舰的自我防卫等。激光器在军事领域的成功运用，对于战场态势的转变有非常大的变化，而且随着技术的发展，它很能够实现模块化的批量生产，这就使得在军事领域更加的方面快捷，更有甚至可以成为单边作战的重要元器件。图4.2 诺思罗普格鲁曼公司研制的高功率固体激光器激光器在未来的作战使

33、用中占据着非常重要额地位，那能够对反侦察、保护以及清楚障碍等有很好的作用，下图4.3为美国军队的激光武器理想效果图：图4.3 美军未来车载激光武器效果图在早期的军事领域中，激光器主要是用来测量距离和作战时候的照明作用。在上世界60年代红宝石激光测距机成功发明以后，随后的第二年就成功的运用到了军事领域。4.3生物医学中的应用在医学领域的成功运用还是从眼部手术开始的，1962年，人们第一次将人的视网膜和眼球利用激光进行连接，这样就可以做到不用对眼球进行切开就能达到治疗的效果。固体激光器在生物医学中的应用有医学研究工具、激光诊断和激光治疗三类。1）医学研究工具研究医学病理、生理、生化时，可以用固体激

34、光器的激光照射各个细胞，以便对细胞的生理进行研究，也可利用激光进行细胞手术。固体激光器是研究遗传学和胚胎学实验的工具。2）激光诊断利用这种测试方法可以很好的对活体组织进行内部的检测。所以在对人体的手指、牙齿以及小孩的脑积水方面都有很好的应用。比如现在科学家正在研究利用能量为400J、输出宽度为半毫米的激光器对牙齿进行检测。利用激光器来检测血药流动方面的内容的时候，在不需要血药进行扰乱的情况下就可以成功的测量。当对生物的组织进行定量测试的时候，我们可以很简单的测定被测对象身体各个部位的细胞成分，来检查对象内的元素成分。激光喇曼光谱学则可用于生物化学领域。3）激光治疗在激光治疗方面，现在最为常用的

35、方法就是利用激光器的凝结机。在进行手术的时候，我们通过激光手术刀的作用就可以对身体内的手术部位进行治疗，这样就可以很好的减轻血量的流失，而且后期恢复较快，没有干扰等。在视网膜、青光眼以及巩膜的手术上红宝石激光器也非常的方便，红宝石激光器是全球第一台激光器，也是最早在医学方面应用的激光器12。而且由于它的工作波长是可见光范围，不宜与血红蛋白进行作用，所以在各种色素引起的病变中非常的实用。临床常用红宝石激光器的长脉冲模式，深入皮肤真皮层，破坏毛囊，永久性去除身体多余毛发。红宝石激光器的调Q模式使黑色素细胞大量吸热，并在超脉冲波的作用下破裂分解，可有效治疗蓝、黑和绿色纹身及各种良性色素性病发13。在

36、医学领域应用非常广泛的固体激光器是Nd3+：YAG激光器，由于Nd3+：YAG激光器具有多种优良特性：相当高的转换率，超级大的输出功率，其中输出功率在单根晶体工作时高达百瓦，与CO2气体激光器相比，具有更好的止血和凝固作用，因此在医学领域中经常起手术刀的作用，在普外科、耳鼻喉科、泌尿科和骨科及整形科经皮椎间盘手术等的应用非常广泛，它的作用是切割血管丰富的组织，使出血量极低。这类激光器的激光输出脉冲能量相当大，很难被水和血红蛋白吸收，因此具有较深的穿透组织。 虽然血管中的血红蛋白对于532nm的光波长吸收不如585nm波长的效果好，但是可以利用这种波长的激光进行一定的疾病手术。由于其穿透较浅，因

37、而一般仅限于对较浅的血管性病变进行治疗。另外，倍频Nd3+：YAG激光也可广泛应用于胃出血、血管瘤的的治疗及显微外科手术，对于由红的染料颗粒所引起的文身、文唇等人为的皮肤色素变异亦具有一定的治疗效果14。如下图4.4为激光手术示意图。图4.4 激光手术示意图第四章 展望固体激光器是以掺有少量激活离子的晶体、玻璃或陶瓷作为工作物质的激光器，固体激光器具有体积小、效率高、寿命长、覆盖波段长，坚固耐用、激光加工方式多样、使用方便、输出功率大等优良特性15。自1960年世界上第一台固体激光器诞生以来，激光技术的发展日新月异，要适应新环境下的应用，固体激光器就必须向着全固化、超短脉冲、短波长的方向发展，

38、目前也取得了一定的成绩。第一，改进了增益介质。最开始的增益介质是红宝石，后来是钕玻璃、掺钕钇铝石榴石、掺钕镓钆石榴石，而现在的新型激光材料的基质是陶瓷。第二，对于泵浦的光源有很大的改善。从之前的闪光、弧光灯发展到现在的LD泵浦。第三，对于增益介质的构造也有较大的改善，由原来传统的棒、板条式的构造更新为现在的盘片、光纤式的构造。目前激光器发展方向是体积更小、重量更轻、效率更高、光束质量更好、可靠性更高、寿命更长、运转更灵便的全固态激光器。全固态激光器的应用扩展到了各个领域，它的结构、输出功率、转换效率以及光束质量都取得了非常大的进步，具有强大的生命力。参考文献1耿爱丛.固体激光器及其应用M.北京

39、：国防工业出版社,2014.5:132周炳琨，高以智.激光原理（第6版）M.北京：国防工业出版社，2012.6：193杨鹏.激光无线电力传输效率的研究J.南京航空航天大学，20124赵伟力.化学激光器的工作机理与应用N.海军大连舰艇学院学报，20015张俊.高功率掺镱双包层光纤激光器的理论与实验研究R.国防科学技术大学，20066周炳琨，高以智.激光原理（第6版）M.北京：国防工业出版社，2012.6:3397闫毓禾,钟敏霖.高功率激光加工及其应用M.天津:天津科学技术出版社,1994:134-1358陈家壁,彭润玲.激光原理与应用(第二版)M.北京:电子工业出版社,2008.8:1069李适

40、民,黄伟玲.激光器件原理与设计（第二版）M.北京：国防工业出版社,2005.1:165-16710李修乾,洪延姬.高能固体激光器现状及发展趋势N.装备指挥技术学院学报,2004.1:511牟雪雷，于磊，甘露等.激光加工技术在农机制造中的应用及发展R.农机化研究,201112单肖楠，王立军.激光器在临床上的应用及其前景展望J.光机电信息,200313母国光,战元龄.光学M.北京:人民教育出版社,1978.9:34-3514张国威,王兆民.激光光谱学(原理与技术)M.北京:北京理工大学出版社,1991:102-10715耿爱丛.固体激光器及其应用M.北京：国防工业出版社,2014.5:10致 谢从开始准备写论文开始，到处查找资料、请教老师和同学，不断地修改论文，到如今完成论文花费了一个月的时间。心情从刚开始的不知所措，到现在的如释重负。在此向写论文时帮助和指导过我的老师和同学做出最真诚的感谢。转眼间，四年的大学生活即将结束，感谢各位老师、同学的陪伴，感谢一起奋斗的小伙伴。