固體激光器是用固體激光材料作為工作物質(zhì)的激光器，具有體積小、使用方便、輸出功率大的特點(diǎn)，在軍事、加工、YL和科學(xué)研究領(lǐng)域有廣泛的用途。但由于固體激光器工作介質(zhì)的制備較復(fù)雜，所以?xún)r(jià)格較貴。

固體激光器的工作原理

　　一個(gè)原子吸收能量之后，從低能態(tài)到高能態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為激發(fā)過(guò)程。反之，處于激發(fā)狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，總是自發(fā)地回到低能態(tài)，同時(shí)有光子發(fā)出。這一過(guò)程叫“自發(fā)輻射”。如果原子吸收外界光能而躍遷到高能級(jí)，而受外界光感應(yīng)產(chǎn)生輻射又回到低能態(tài)，這一過(guò)程叫“受激發(fā)射”。但是，只有采用一種辦法使物質(zhì)中大量粒子同時(shí)處于激發(fā)態(tài)，并通過(guò)外界光感應(yīng)，使所有處于激發(fā)態(tài)的粒子幾乎同步完成受激輻射回到低能態(tài)，這時(shí)物質(zhì)才能發(fā)出一柬強(qiáng)大的光束來(lái)，稱(chēng)為“激光”。

　　在固體激光器中，能產(chǎn)生激光的晶體或玻璃被稱(chēng)為激光工作物質(zhì)。激光工作物質(zhì)由基質(zhì)和激活離子兩部分組成，基質(zhì)材料為激活離子提供了一個(gè)合適的存在與工作環(huán)境，而由激活離子完成激光產(chǎn)生過(guò)程。常用的激活離子主要是過(guò)渡金屬離子，如鉻、鉆、鎳等離子以及稀土金屬離子，如釹離子等。

　　固體激光器主要由閃光燈、激光工作物質(zhì)(如紅寶石激光晶體)和反射腔鏡片組成，反射鏡表面鍍有介質(zhì)膜，一片為全反射鏡，另一片為部分反射鏡。摻鉻紅寶石是一種Z早發(fā)現(xiàn)和使用的激光工作物質(zhì)。現(xiàn)在已研制成功了數(shù)十種可供應(yīng)用的激光晶體。當(dāng)采用不同的激活離子、不同的基質(zhì)材料和不同波長(zhǎng)的光激勵(lì)，會(huì)發(fā)射出各種不同波長(zhǎng)的激光。

　　早期的固體激光器都是用閃光燈或其他激光器，來(lái)完成激光工作物質(zhì)內(nèi)原子的受激輻射過(guò)程的，這基本上是由一種形式的光能轉(zhuǎn)化為激光能量的過(guò)程。如何把電能直接轉(zhuǎn)化為激光的能量，一直是人們夢(mèng)寐以求的事情。

固體激光器的基本結(jié)構(gòu)

　　固體激光器是工作物質(zhì)通過(guò)能量吸收后達(dá)到激發(fā)態(tài)，為了能夠使得粒子束反轉(zhuǎn)以及保持這種狀態(tài)提供體檢，進(jìn)而使得光放大然后輸出。

　　1、固體激光器的工作物質(zhì)

　　工作物質(zhì)是固體激光器能夠產(chǎn)生作用不可缺少的關(guān)鍵構(gòu)成成員，它包括激活粒子和基質(zhì)兩種構(gòu)成成分。激光中的很多重要的性能參數(shù)都是由激活粒子能級(jí)構(gòu)造作用而成，基質(zhì)主要是對(duì)物質(zhì)的性能產(chǎn)生影響。

　　2、固體激光器的泵浦系統(tǒng)

　　固體激光器泵浦系統(tǒng)工作的時(shí)候需要的前提工作條件有兩個(gè)必要條件：一是泵浦的發(fā)光效率一定要滿足系統(tǒng)的運(yùn)行;二是對(duì)于受激輻射光的屬性一定要和工作物質(zhì)的光譜屬性相一致。

　　固體激光器經(jīng)常使用的泵浦源有：太陽(yáng)能、惰性氣體等和激光二極管等?，F(xiàn)在惰性氣體是Z經(jīng)常使用的泵浦源，而在小型的功率器件中太陽(yáng)能這類(lèi)的泵浦源經(jīng)常用到，在這方面的技術(shù)正在朝著LD泵浦的方向邁進(jìn)，它的優(yōu)良特點(diǎn)比較明顯：具有很強(qiáng)的光轉(zhuǎn)換率、功率大、穩(wěn)定性好、安全可靠、使用時(shí)間長(zhǎng)以及體積小等，現(xiàn)在它已經(jīng)是固體激光發(fā)展中Z有發(fā)展前景的泵浦源。LD激光器可以分為端面、側(cè)面、邊面以及混合泵等分類(lèi)形式。

　　3、固體激光器的聚光系統(tǒng)

　　固體激光器該部分主要有以下兩個(gè)功能：首先是把工作物質(zhì)和泵浦系統(tǒng)結(jié)合起來(lái);第二個(gè)功能則是對(duì)于工作物質(zhì)的光密度排列方式起著決定作用，進(jìn)而可以對(duì)光束的各種參數(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行干擾。聚光腔內(nèi)由工作物質(zhì)以及泵浦源組成，所以泵浦的性能好壞影響程度主要受到聚光腔的影響。

　　4、固體激光器的光學(xué)諧振腔

　　反射鏡是固體激光器非常重要的構(gòu)成成員，反射鏡的主要作用是通過(guò)保持激光的連續(xù)振蕩形式來(lái)完成激光發(fā)生，而且對(duì)于光束的振動(dòng)方向以及頻率予以約束，從而達(dá)到激光的高性能指標(biāo)參數(shù)。

　　5、固體激光器的冷卻與濾光系統(tǒng)

　　這一部分是激光器中Z不可或缺的輔導(dǎo)設(shè)備。由于固體激光器在發(fā)生作用時(shí)容易造成非常劇烈的熱效應(yīng)，故一般必須使用冷卻的方法。為了使得激光器和其他構(gòu)件的安全，一般都是通過(guò)對(duì)工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)以及聚光腔的降溫冷卻來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的保護(hù)作用。

　　固體激光器現(xiàn)在的冷卻有液體、氣體和傳導(dǎo)三種方法，但是液體冷卻法是現(xiàn)在Z喜歡使用的一種。在高單色性能的光獲取過(guò)程中，濾光系統(tǒng)起了重要的作用，它的作用原理是能夠把泵浦光中的大部分或者有影響的光能夠成功的去除，從而能夠獲得高單色性能的光。