激光光源的选择与应用领域扩展

对于激光全息干涉检测来说，一方面要求激光光源有尽量长的相干长度。如果物光与参考光的光程差大于相干长度，则无法形成干涉。另一方面光源功率需满足使用要求，功率不足导致曝光时间过长，实验容易受到振动等环境影响。具体功率需求视一次检测的面积大小、表面漫反射的效果和干版的感光度（摄像机的感光灵敏度）确定，通常应不小于数十毫瓦为宜。

激光器按工作物质分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、液体激光器等；按照工作方式可分为连续激光器和脉冲激光器。气体激光器以气体为工作物质，介质均匀性好，输出激光单色性和相干性好。一般采用电激发，效率高、寿命长，常用于精密测量、全息技术等。固体激光器以固体为工作物质。由于晶体缺陷和温度引起的光学不均匀性，不易获得单模，而倾向于多模输出，相干性比气体差，一般用氙灯、水银灯等光源激励，其峰值功率高，常用于工业加工。半导体激光器体积小、重量轻、寿命长，便于直接调制，广泛应用于光通信、测距及光信息存储与处理。液体激光器突出特点是波长连续可调，多用于分光光谱、光化学、医疗和农业。

在激光全息和散斑干涉检测中，常见的激光光源有：气体激光器中的氦氖激光器、氩离子激光器，固体激光器中的红宝石激光器、YAG激光器等。而半导体泵浦激光器是近年来发展起来的新型固体激光器，具有良好的发展和应用前景。

氦-氖激光器是一种典型的原子气体激光器，也是人们最早研制成功而且目前仍然是应用最广的一种气体激光器。工作物质为惰性气体氦（He）与氖（Ne）的混合物，通常采用直流气体放电进行激励，其中氦原子起能量转移作用，而氖原子起粒子数反转和发射激光的作用，通常输出为632.8nm的红色可见激光，也可制成近红外波段的激光输出，工作状态为连续运转。氦-氖激光器的主要优点是装置简单、成本低廉、操作简便、可长时间稳定运转以及输出为单色性较好的可见激光等；其主要不足之处是连续输出的激光功率水平较低（通常在几毫瓦至几十毫瓦级）。

氩离子激光器的工作物质为惰性气体氩，以大电流直流放电进行激励，产生多条可见激光谱线发射，其中最强的激光谱线波长为488nm和514.5nm。氩离子激光器的主要优点是可以获得较高功率（几十瓦以上）的连续运转可见激光输出；不足之处是器件结构复杂、成本较高、能量转换效率较低等。(www.xing528.com)

红宝石激光器是人们最早研制成功而至今仍被经常采用的一种固体激光器。其工作物质为红宝石晶体，采用光泵方法激励，室温下输出激光波长约为694.3nm。通常情况下，是采用发光亮度较高的脉冲氙灯进行激励，可在较低重复频率下进行脉冲式运转；在某些特殊场合下，亦可采用连续光源激励而实现连续运转。红宝石激光器的主要优点是输出可见光波段的激光，可在室温下运转，工作晶体抗激光破坏能力强，器件尺寸可做得比较小，能获得较大功率的脉冲激光输出等；其不足之处是为产生激光振荡所必需的光泵阈值水平较高，激光振荡受工作晶体温度变化影响较为明显，晶体光学质量不够理想等。

YAG激光器（掺钕钇铝石榴石激光器）的工作物质是掺有三价钕离子（Nd）的钇铝石榴石晶体，通常加工成圆棒状。该种晶体的热传导性能较好，而且激光振荡特性受晶体温升变化又比较小，故这种激光器可在连续光泵（连续氪灯激励）条件下进行连续式运转，或者在较高重复脉冲（脉冲氙灯激励）条件下进行脉冲运转，输出激光波长为1.064μm。YAG激光器的主要优点是为产生激光振荡所必需的光泵激励阈值较低，器件的能量转换效率较高，可在室温条件下进行较长期的连续运转或较高重复率（达每秒几十次以上）脉冲式运转；其不足之处是输出激光为人眼看不见的近红外光，因此在许多应用场合下需采用倍频（二次谐波）技术将1.06μm激光转换为0.53μm的绿色激光。此外，工作晶体受人工生长技术的限制不容易做得很大，且晶体本身抗激光破坏的能力不很强，因此不适于用来产生较高功率和较大能量的脉冲输出。这种激光器主要应用于激光测量、激光加工、激光治疗、激光泵浦、非线性光学以及实验室基本研究等方面。

随着半导体激光二极管技术的重大突破，固体激光器取得迅猛的发展，其应用领域不断地扩展。其中最为重要的是用半导体激光器和半导体列阵激光器泵浦固体激光器技术的发展。半导体泵浦固态激光器（Diode Pumped Solid State Laser-DPSSL）工作原理是利用大功率半导体量子阱激光器代替气体灯泵浦固态晶体为增益介质激光谐振腔，使之产生新波长的激光，再利用晶体倍频混频效应产生SHG（二次谐波生成）、THG（三次谐波生成）等波长的激光。DPSSL的种类很多，可以是连续的、脉冲的、调Q的，以及加倍频混频等非线性转换的。这是一种高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧凑小型化的第二代新型固体激光器，目前在空间通信，光纤通信，大气研究，环境科学，医疗器械，光学图像处理，激光打印机等高科技领域有着独具特色的应用前景。