激光打标机基本原理讲解VIP免费

第一章激光器原理可以肯定地说:本世纪最后的伟大发明之一是激光技术。它自一九五八年问世以来,已经逐步地然而是坚定地渗透到了科研、军事、工业等各个领域。不是吗?看看我们的周围,你就可以轻易地找到它应用的实例:医院中的激光诊断及激光治疗机、商店中的条码识别器、办公室中的激光打印机、把我们与世界各地联结在一起的光纤等等,就是在我们的家中也有它的身影:激光唱机、激光影碟机。人类发明了多种多样的激光器。诸如:气体激光器（He-Ne激光器、CO2激光器等、固态晶体激光器（红宝石激光器、钕玻璃激光器等、离子激光器（氪离子激光器、氩离子激光器等、染料激光器（甲酚紫激光器、萤光素激光器等、超辐射激光器（氮分子激光器等以及半导体激光器（砷化镓半导体二极管等等等。在世界的许多地方,几乎所有的商品激光器都在制造业中得到越来越广泛的应用。CO2激光器的主要用途就是各类工业激光加工设备,作为固态晶体激光器的Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石激光器的最大应用便是在激光打标领域。1.1激光原理我们知道,物质是由原子组成的,而原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的（见图1.1。每一个电子都沿着自己特定的轨道绕原子核高速旋转,其旋转半径决定于电子所处的能级。原子吸收能量后,电子的旋转半径会增加,电子的能级就会提高;原子释放能量后,电子的旋转半径会减小,电子的能级就会降低。每个能级对应着一个特定的能量。电子所具有的能量是不连续的,也就是说原子的能级是量子化的。原子只有吸收了两个能级之间差值的能量才会提高一个能级,电子在能级之间的变动现象称为跃迁。同样,当原子跃迁到较低能级时,会释放出两个能级之间差值的能量。原子的最低能级为E0,高的能级依次为El、E2、E3，高的能级称为上能级,低的能级为下能级。处在能级E0的原子称为基态原子，其它能级称为激发态（见图l.2。原子可以吸收光子来获得能量,当然这个光子必须具有与原子能级差相等的能量（例如:E1-E0原子只能吸收带有几个能量的光子。光子的能量决定于光子本身的波长。所以，原子只能吸收几个特定波长的光子。正常情况下，原子吸收能量后会在上能级停留一段时间（这一时间被称为原子的上能级寿命,然后向任意—个方向发射一个光子并返回基态。这一现象称为原子的自发发射。对这一现象,图1.3作了形象的描述。图1.1原子的结构图1.2原子的能级若在激发态原子的附近,恰巧有一个光子经过,这个光子又恰好具有原子上下能级之差的能量,那么这个原子就有可能受到外来光子的激励而发出一个光子,原子自身则在发射后返回基态。原子的这种因受到外来激励而发射的情况,称为原子的受激发射（图1.4。原子受激发射所放出的光子与外来的激励光子在能量、波长、相位等方面完全相同。以上是单个原子能级的变化情况。对于大量原子的情况,在通常条件下,大多数原子总是分布在基态上,其余原子总是从低能级到高能级递减分布。这一分布规律就是通常所说的波尔兹曼分布。在图1.5中,纵坐标表示原子的能级,横坐标表示在各能级上原子的分布数量。如果我们加热这些原子,会使处于上能级的原子数量有所增加。但不管如何加热这些原子,在原子群达到新的热平衡后,上能级的原子数量总是少于下能级的原子数量。若我们想办法强迫下能级的原子跃迁到上能级,而同时保证上能级的原子不很快地发射而返回到下能级,就会人为图1.5原子在各能级上的分布发射。在受激发射的同时，要设法使下能级的原子持续地跃迁到上能级,以维持粒子数反转，使受激发射能够持续地进行下去。受激发射所产生的光子都具有相同的波长、方向及相位，所以受激发射的光是很强的。这就是激光。激光这个词是从英文原文“LASER”一词翻译过来的，它的完整的英文原文是“LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation”（光辐射受激发射放大,“LASER”是它的缩写。简单地说:激光器的实质是一个光放大器。在实践中,要想产生激光，就必须满足两个条件:首先找到能够实现粒34子数反转的工作物质，也就是激光介质;第二要建立一个谐振腔,使某一个频率的能量源（可以是谐振腔外的，也可以是谐振腔内的在腔内谐振，在激光介质中多次往返时，有足够的机会去激励（泵浦处于粒子数...