激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light
通过受激发射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光
1960年7月7日,梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生,梅曼的方案是,利用一个高强闪光灯管,来
刺激红宝石。由于红宝石其实在物理上只是一种掺有铬原子的刚玉,所以当红宝石受到刺激时,就会发出一种
红光。在一块表面镀上反光镜的红宝石的表面钻一个孔,使红光可以从这个孔溢出,从而产生一条相当集中的
a.受激吸收(简称吸收):处于较低能级的粒子在受到外界的激发,吸收了能量时,跃迁到
b.自发辐射:粒子受到激发而进入的激发态,不是粒子的稳定状态,如存在着可以接纳粒子
的较低能级,即使没有外界作用,粒子也有一定的概率,自发地从高能级激发态(E2)向
c.受激辐射(激光):当频率为=ν(E2-E1)/h的光子入射时,会引发粒子以一定的概率,迅(Xun)
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
要想使受激辐射占优势,必须使处在高能级E2的粒子数大于处在低能级E1的粒子数,这种
分布正好与平衡态时的粒子分布相反,称为粒子数反转分布,简称粒子数反转,实现粒子数反
•工作物质:使受激辐射成为介质中的主导过程,必要条件是在介质中造成离子数反转分布,即使介质激活。例如:
•谐振腔:加强介质中的受激辐射,通常由两块与工作介质轴线垂直的平面或凹球面反射镜构成。
工作介质实现了粒子数反转后就能产生光放大。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作
•激发源:要是工作物质成为激活态,需要外界激励作用。一般(Ban)有光泵式,电激励式,化学式。
,且杂乱无章。为使自发辐射频率单一性(Xing),就需要有一装置来实现,即
要解决自发辐射,使其呈单一性的方法是只有在工作物质的两侧放置两块反射镜。而
且两块反射镜必须彼此平行,并与工作物质的光轴垂直(见图24)。两个反射镜中
,一个是全反射镜,反射有效率为99.8%,一个是半反射镜。反射率为40%~
60%。谐振腔即指两块反射镜构成的空间。在谐振腔中,初始的光辐射是来自自发
辐射,即处于高能级上粒子自发辐射光子跃迁到低能级。由于这类辐射出来的光子初
相位无规律地向四面八方射出。这种光不是激光。而是像点烯的一个火种——尤如
自发辐射光子不断产生,同时射向工作物质,再激发工作物质产生很多新光子(受激辐射)。光子在
传播中一部分射到反射镜上,另一部分则通过侧面的透明物质跑掉。光在反射镜的作用下又回到工作
物质中,再激发高能级上的粒子向低能级跃迁,而产生新的光子。在这些光子中,不在沿谐振腔轴方
向运动的光子。就不与腔内的物质作用。沿轴方向运动的光子,经过谐振腔中的两个反射镜多次反射
,使受激辐射的强度越来越强。促使高能级上的粒子不断地发出光来。如果光放大到超过光损耗时
(衍射、吸收、散射等损失)产生光的振荡,使积累在沿轴方向的光,从部分反射镜中射出这就形成
在谐振腔的反馈过程中,我们了解到光只能沿谐振腔的轴向传播,因此激光具有很高的方向性。又由
于谐振腔中两个反射镜之间距离不同,光在腔内不断地反射,得到加强。而其它波长的光在腔内很快
被衰减掉,谐振腔就可以选择一固定波长,说明激光具有单色性。而激光的亮度高是由光放大产生的
• 半反射镜:反射75% 的光,只有满足一定直线性,能量和波长的光才能通过,大约25% ;
• Q-Switch :分X 轴和Y 轴,控制激光输出能量,得到能量较强,持续时间较长的光束;
当激光光束聚焦于几十个微米的目标物上时, 光电或者光热作用引发一系列的化学
键断裂, 发生的时间顺序随着材料的不同而不同。吸收性能较小(Xiao) 的材料需要更多的幅照时间,
在这段时间内材料接收了所传导的热能, 材料受压、熔化, 材料重新固化或者表面材料蒸发, 或者
在碳化之前燃烧。对于吸收性能较好的材料, 材料的蒸发或者粒子的烧蚀会在很短的时间内发生。
在极端的情形下, 发生了爆炸性的相位改变和形成了蒸发材料的冲击波。激光刻蚀薄膜就是选择一
个激光波长, 在这个波长上使被刻蚀的薄膜材料有最大的吸收率, 而薄膜衬底有较大的透过率和反
射率。在薄膜厚度一定的情况下, 激光器的工作功率与刻蚀速度是刻蚀薄膜过程中的关键控制参数