1.固体激光器的基本结构

图20-10是固体激光器基本结构示意图。激光工作物质2（又称激光棒）是激光器的核心，全反射镜1和部分反射镜4组成谐振腔，8为泵浦灯，固体激光器一般都采用光泵抽运，可用氙灯或氪灯。聚光腔3用以将泵浦源发出的光通过反射，尽量多地照射到激光棒上以提高效率，并可使泵浦光在激光棒表面分布均匀，形成较好的光耦合，提高输出激光的质量。理想的激光腔为椭圆形，泵浦灯和激光棒分别放在两个焦点上，聚光腔反射面镀有金膜或银膜并进行抛光，以提高反射率。高压充电电源6用以对电容器组7充电，充电电源常设计为恒流充电，并具有参数预置、自动停止以及手工放电等功能。触发电路发出触发脉冲后，已充电的电容器组通过泵浦灯放电，电能部分转换为光能。

图20-10 固体激光器基本结构示意图

1—全反射镜 2—激光工作物质（激光棒） 3—聚光腔 4—部分反射镜 5—触发反射镜 6—高压充电电源 7—电容器组 8—泵浦灯

在钇铝石榴石（Yttrium AluminumGarnet）单晶里掺入适量的三价钕离子（Nd³⁺）便构成了掺钕钇铝石榴石晶体，常表示为Nd³⁺：YAG。钇铝石榴石的化学式为Y₃Al₅O₁₂，它是由Y₂O₃和Al₂O₃按摩尔比为3：5化合生成的。在它的结晶点阵上，Y³⁺按一定的规律排列，当掺入Nd₂O₅后，点阵上原来的Y³⁺部分地被Nd³⁺所代替，形成了淡紫色的Nd³⁺：YAG晶体。Nd³⁺：YAG的主要优点是易于实现粒子数反转，所需的最小激励光强比红宝石小得多。同时，掺钕钇铝石榴石晶体具有良好的导热性，热膨胀系数小，适宜于在脉冲、连续和高重复率三种状态下工作，是目前在室温下唯一能连续工作的固体激光工作物质。它的光泵可采用氙灯或氪灯，连续工作时常用氪灯泵浦，由于氪灯发射的波长为0.75μm和0.8μm的光谱线最强，这正好与Nd³⁺的强吸收带相匹配，故效率可达3％～4％。为了提高Nd³⁺：YAG激光器的连续输出功率，可以多棒串联，如图20-11所示。

图20-11 多级串联高功率Nd³⁺：yAG激光器示意图(www.daowen.com)

1、2、3、4—Nd³⁺：YAG棒 5、6、7、8—电源 9—控制器 10—全反镜 11—部分反射镜

2.典型YAG激光焊机光路系统

图20-12是典型的YAG激光焊机光路系统。系统由三大部分组成：激光振荡部分；能量检测及扩束部分；观察及聚焦部分。

调节光脉冲能量时光闸11闭合，光能被吸收器12吸收。很少量的光能经分光镜8反射后，被能量探测器9接收，进而显示出能量的大小。保护玻璃16用以遮挡焊接时的飞溅，以免聚焦镜15被损坏。

图20-12 典型的yAG激光焊机光路系统

A—激光振荡部分 B—能量检测及扩束部分 C—观察及聚焦部分 1、15—反射镜 2—准直用He-Ne激光器 3—尾镜 4—光栅 5—泵浦灯 6—YAG棒 7—输出镜 8—分光镜 9—扩束器 10—光闸 11—调节器 12—喷嘴 13—保护玻璃 14—聚焦镜 16—观察镜 17—光能吸收器 18—能量探测器