常见的红光激光器有哪些类型?

|K WONG

简介

提到激光,您脑海中最先浮现的很可能是一束明亮的红光。红色是世界上最具代表性且应用最广泛的激光颜色。但并非所有红色激光器都相同。根据内部发光介质是微型芯片、充满气体的玻璃管还是抛光晶体,红色激光器的用途会有很大差异。

下面根据产生激光的材料,介绍最常见的红色激光器类型。

1. 铝镓铟磷(AlGaInP)激光二极管

这是全球应用最广泛的红色激光器类型。其工作方式与专用 LED(发光二极管)相似,使用微小的计算机芯片状材料产生光。

  • 波长:通常介于630 nm和670 nm之间。
  • 工作原理:采用铝镓铟磷(AlGaInP)半导体结。当电流通过这一微小芯片时,芯片会发射一束集中的红光。
  • 主要特性: 尺寸极其紧凑(通常仅米粒大小),效率高、耐用且制造成本很低。
  • 常见应用: 常见的激光笔、超市条码扫描仪、DVD 播放器以及住宅施工中使用的低成本水平仪。

2. 氦氖(HeNe)气体激光器

在微型二极管激光器发明之前,HeNe 激光器是主要的红光光源。它使用的不是固体芯片,而是一根充有发光混合气体的玻璃管。

  • 波长:几乎全部为 632.8 nm。
  • 工作原理: 使用充有氦气和氖气混合物的真空管。电流通过气体,使原子受到激发,从而使氖气发射连续红色光束。
  • 主要特性: 可产生圆度极高、非常稳定且极为“纯净”的光束。但其体积比二极管更大,因使用玻璃管而更易损坏,能源效率也更低。
  • 常见应用: 科学实验室中的光路对准、微小距离测量(干涉测量)、全息图制作以及物理课堂教学演示。

3. 红宝石激光器(固体激光器)

红宝石激光器在历史上占有特殊地位:它是1960年制造的第一台可正常工作的激光器!这种激光器的核心并非气体或微芯片,而是一颗鲜红的宝石。

  • 波长: 694.3 nm(非常深的暗红色)。
  • 工作原理: 使用合成红宝石晶体(重掺杂铬原子的氧化铝)。螺旋形闪光灯产生的强烈闪光环绕晶体,将能量“泵浦”到晶体中,直至其发射出强大的红色激光脉冲。
  • 主要特性: 它不产生连续光束,而是发射功率极高、持续时间很短的高能量“脉冲”。
  • 常见应用: 医疗皮肤科(尤其是纹身去除和脱毛)、高速摄影以及专业全息成像。

4. 氪离子气体激光器

当需要极高功率的明亮红光时,例如在音乐会上照亮天空,便会使用氪激光器。

  • 波长: 主要为红光光谱中的 647.1 nm(但也可产生其他颜色)。
  • 工作原理: 使用充有纯净电离氪气的专用管。强大的放电会从气体中剥离电子,形成明亮的等离子体并发射强激光。
  • 主要特性: 能够产生很高的输出功率。由于工作温度极高,这类设备体积较大、耗电量很高,并且通常需要复杂的水冷系统来防止熔化。
  • 常见应用:大型商业激光灯光秀、专业科学研究和法医学。

结论:为应用选择合适的红光

如您所见,“红色”只是起点。如果需要价格实惠的设备来逗猫,二极管激光器就是合适的选择。如果科学实验需要一条完全笔直的光线,可以使用HeNe激光器。如果需要去除不想要的纹身,红宝石激光器是最佳选择。如果要举办摇滚音乐会,则可以使用氪激光器。每种发光材料都有自己独特的优势!

 

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