光電檢測技術

賈丹平

（辦公地點：信息樓536）

SHENYANGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第三章光電檢測中的常用光源

本章主要內容：1、光源的特性參數（掌握）2、熱輻射源3、氣體放電光源4、激光光源（重點）5、固體發光光源2第三章光電檢測中的常用光源按發光機理可分為：熱輻射光源、氣體輻射光源、固體輻射光源和激光光源在光電檢測系統中，電光源是最常用的光源。按照光波在時間、空間上的相位特征，一般將光源分成相干光源和非相干光源說說看：你都知道哪些光源？31.輻射效率和發光效率在給定λ1～λ2波長范圍內，某一輻射源發出的輻射通量與產生這些輻射通量所需的電功率之比，稱為該輻射源在規定光譜范圍內的輻射效率，表示為

某一光源所發射的光通量與產生這些光通量所需的電功率之比，就是該光源的發光效率單位為1m／W(流明每瓦)。§3.1光源的特性參數4§3.1光源的特性參數下表所列的為一些常用光源的發光效率。5§3.1光源的特性參數2.光譜功率分布在選擇光源時，它的光譜功率分布應由測量對象的要求來決定。在目視光學系統中，一般采用可見區光譜輻射比較豐富的光源。對于彩色攝影用光源，應采用類似于日光色的光源，如鹵鎢燈、氙燈等。在紫外分光光度計中，通常使用氘燈、汞氙燈等紫外輻射較強的光源。(a)(b)(c)(d)(a)線狀光譜(b)帶狀光譜(c)連續光譜(d)混合光譜6§3.1光源的特性參數3.空間光強分布

常用發光強度矢量和發光強度曲線來描述光源的這種特性。在空間某一截面上，自原點向各徑向取矢量，矢量的長度與該方向的發光強度成正比，稱其為發光強度矢量。將各矢量的端點連起來，就得到光源在該截面上的發光強度分布曲線，也稱配光曲線。下圖是氣體發光光源光強分布。

7§3.1光源的特性參數顯色性:當用這種光源照射物體時，物體呈現的顏色(也就是物體反射光在人眼內產生的顏色感覺)與該物體在完全輻射體照射下所呈現的顏色的—致性，稱為該光源的顯色性。光源對物體本身顏色呈現的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的程度4.光源的顏色光源的顏色包含了兩方面的含義，即色表和顯色性。色表:用眼睛直接觀察光源時所看到的顏色稱為光源的色表。例如高壓鈉燈的色表呈黃色，熒光燈的色表呈白色。和傳統意義上的顏色有什么區別？8§3.1光源的特性參數5.光源的色溫

黑體的溫度與它的輻射特性是一一對應的。從光源的顏色與溫度的這種關系，引出了顏色溫度的概念，簡稱色溫。一般光源，經常用色溫、相關色溫和分布溫度表示。

1)色溫如果輻射源發出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射出的光的顏色相同，則黑體的這一溫度稱為該輻射源的色溫。

2)相關色溫若—個光源的顏色與任何溫度下的黑體輻射的顏色都不相同，這時的光源用相關色溫表示。在均勻色度圖中，如果光源的色坐標點與某—溫度下的黑體輻射的色坐標點最接近，則該黑體的溫度稱為這個光源的相關色溫。

3)分布溫度輻射源在某一波長范圍內輻射的相對光譜功率分布，與黑體在某—溫度下輻射的相對光譜功率分布一致，那么該黑體的溫度就稱為這個輻射源的分布溫度。選擇光源時，應綜合考慮光源的強度、穩定性、光譜特性等性能。色溫與相關色溫主要描述光源發出的光色，并不表示光源的實際溫度例如：色溫高說明藍綠光成分多，色溫低說明黃紅光成分多9§3.1光源的特性參數10根據斯忒藩-玻爾茲曼定律知，物體只要其溫度大于絕對零度，都會向外界輻射能量，其輻射特性與溫度的四次方有關。物體由于溫度較高而向周圍溫度較低環境發射能量的形式稱為熱輻射，這種物體稱為熱輻射源1.太陽太陽直徑約為1.392×109m。它到地球的年平均距離是1.496×1011m。從地球上觀看太陽時，太陽的張角只有0.533o。太陽光譜能量分布相當于5900K左右的黑體輻射。在大氣層外，太陽對地球的輻照度值在不同的光譜區所占的百分比為紫外區(<0.38)6.46%

可見區(0.38～0.78)46.25%

紅外區(>0.78)47.29%

§3.2熱輻射源陰影部分表示大氣的光譜吸收帶11§3.2熱輻射源2.黑體模擬器在許多光電儀器中，往往需要輻射源的溫度特性和光譜特性酷似理想黑體的特性。這種輻射源常稱為黑體模擬器，也稱基準輻射源。下圖給出了幾種工程黑體的典型結構。由圖可見，工程黑體的內腔呈簡單的幾何形狀——球形、錐形、圓柱型，或者是這些形狀的組合。

12§3.2熱輻射源

在實際應用中，基準輻射源稱為黑體爐，由石墨制做，外壁包上較厚一層可長時間承受工作高溫的熱絕緣材料，以利于保溫。采用電加熱線圈加熱，其線圈繞制、排列保證均勻加熱。此外，腔體內置有高精度的熱電偶或熱電阻，用其檢測輻射器空腔內的溫度。為了使溫度均勻穩定，全輻射器空腔的幾何尺寸中l/d＞1.5。內腔的長度為L,出口直徑為d。目前的黑體模擬器最高工作溫度為3000K，而實際應用的大多是在2000K以下。13§3.2熱輻射源3.白熾燈是最流行的可見光譜輻射源，是光電測量中最常用的光源之—。依靠電能加熱金屬絲，使它在真空或惰性氣體中達到白熾狀態而發光。鎢的熔點高、電阻大、蒸發率小，在高溫下仍有足夠的強度，加工容易。輻射光譜限于能夠通過玻璃泡的光譜部分，大約在0.3~3.0微米范圍。白熾燈發射的是連續光譜，在可見光譜段中部和黑體輻射曲線相差約0.5％，而在整個光譜段內和黑體輻射曲線平均相差2％。白熾燈有真空鎢絲燈、充氣鎢絲燈和鹵鎢燈。真空鎢燈是將玻璃燈泡抽成真空，鎢絲被加熱到2300~2800K時發出復色光，發光效率約為10lm/W。提高燈絲溫度可提高發光效率，但燈絲溫度越高蒸發越快，因而燈絲越來越細，玻璃殼易發黑，降低亮度，縮短壽命。充氣鎢絲燈：充氬氮等惰性氣體，工作溫度可提高到2700~3000K時發出復色光，發光效率約為17lm/W。

14§3.2熱輻射源鹵鎢燈：如果在燈泡內充入鹵鎢循環劑(如氯化碘、溴化硼等)，在一定溫度下可以形成鹵鎢循環，即蒸發的鎢和玻璃殼附近的鹵素合成鹵鎢化合物，而該鹵鎢化合物擴散到溫度較高的燈絲周圍時，又分解成鹵素和鎢。這樣，鎢就重新沉積在燈絲上，而鹵素被擴散到溫度較低的燈泡壁區域再繼續與鎢化合。這一過程稱為鎢的再生循環，如下圖。鹵鎢循環延長了燈的壽命。燈的工作溫度可達3000~3200K，發光效率也相應提高到30lm／W。白熾燈泡的燈絲形狀對發光強度的方向性有影響，普通照明常用W燈絲，使燈360度發光。光柵的莫爾條紋測量用直絲形狀燈泡，且燈絲長度方向與光柵刻線方向一致。15§3.3氣體放電光源氣體放電光源也稱氣體燈。制作時在燈中充入發光用的氣體，如氦、氖、氙、氪等，或金屬蒸氣，如汞、鈉、硫等，這些元素的原子在電場作用下電離出電子和離子，當離子向陰極、電子向陽極運動時，從電場中得到加速，當它們與氣體原子或分子高速碰撞時會激勵出新的電子和離子。在碰撞過程中有些電子會躍遷到高能級，引起原子的激發。受激原子回到低能級時就會發射出相應的輻射，這樣的發光機制被稱為氣體放電原理。氣體放電光源具有下述特點:

1.發光效率高。比同瓦數的白熾燈發光效率高2～10倍

2.由于不靠燈絲發光，電極可以做得牢固緊湊耐震、抗沖擊。

3.壽命長。一般比白熾燈壽命長2～10倍。

4.光色適應性強，可在較大范圍內選擇。由于上述特點，氣體放電光源具有很強的競爭力，在光電測量和照明中得到廣泛使用。16§3.3氣體放電光源一、脈沖燈特點：1、在極短的時間內發出很強的光輻射

2、高亮度工作電路原理：用途：廣泛用作攝影光源、激光器的光泵和印刷制版的光源等。17§3.3氣體放電光源1、氙燈輻射光譜是連續的，與日光的光譜能量分布相接近；色溫約6000K左右，顯色指數90以上，因此有“小太陽”之稱；氙燈分為長弧氙燈、短弧氙燈和脈沖氙燈三種；長弧氙燈的發光效率為25～30lm／W；18§3.3氣體放電光源外形結構產品情況19§3.3氣體放電光源20§3.3氣體放電光源2、氘燈

氘燈的紫外線輻射強度高、穩定性好、壽命長，因此常用作各種紫外分光光度計的連續紫外光源。

21§3.3氣體放電光源二、原子光譜燈空心陰極放電的電流密度比正常輝光高出100倍以上，電流大但溫度不高，因此發光的譜線不僅強度大，而且波長寬度很小。如金屬鈣的原子光譜波長為42267nm時，光譜帶寬為33nm。22§3.3氣體放電光源三、汞燈23§3.4半導體發光光源在電場的作用下使半導體的電子空穴復合而發光的器件，又稱為注入式場致發光光源（LED）。一、工作原理場致激發使載流子由低能級躍遷到高能級，當電子從高能級回到低能級時放出光子，即半導體發光。24§3.4半導體發光光源輻射光的波長決定于半導體材料的禁帶寬度：25§3.4半導體發光光源2、主要參數和特性（1）伏安特性GaAs:1VGaAsP:1.5VGaP(紅）：1.8VGaP(綠）：2V正向電壓1.5~3V反向擊穿電壓：5~20V26§3.4半導體發光光源（2）光譜特性27§3.4半導體發光光源（3）發光亮度特性28§3.4半導體發光光源（4）溫度特性（5）響應時間（6）壽命

在電流密度小于lA／cm2時，壽命可達106小時。但電流密度對二極管的壽命是有影響的，電流密度大時，發光亮度高，壽命就會很快縮短。3、用途

除做光源外，還可以做指示燈、電平指示、安全閃光、交替閃光、電源極性指示、數碼顯示；高亮度LED廣泛用于汽車儀表顯示燈、汽車尾燈、交通信號燈。溫度特性29

§3.5激光器原理及應用123激光產生的基本原理典型激光器介紹4半導體激光器的應用激光器的發展歷史30引言自從1960年由Maiman研制成功世界上第一臺紅寶石固體激光器以來，激光技術發展極為迅速，并帶動一大批相關學科和技術的發展，其應用遍布幾乎所有的領域，如信息、醫學、工農業和軍事技術等各個部門，是具有里程碑意義的重要技術成就。激光技術的廣泛應用使之成為力學、物理、化學、材料科學、光電子以及醫學工程之間的一門交叉學科。激光是一種高亮度的定向能束，單色性好，發散角很小，具有優異的相干性，既是光電測試技術中的最佳光源，也是許多測試技術的基準。31§3.5.1激光產生的基本原理一、發光機理

激光器的發光過程始終伴隨著三個躍遷過程：自發輻射、受激輻射、受激吸收。1、自發輻射：當原子被激發到高能級E2時，它在高能級上是不穩定的，總是力圖使自己處于低的能量狀態E1.處于高能級的原子自發地向低能級躍遷，并發射出一個能量為的光子。*自發輻射特點：每個原子的躍遷是獨立自發進行的，他們彼此毫無關系，因而發出的輻射式雜亂無章的非相干光。32§3.5.1激光產生的基本原理2、受激輻射：在能量為的光子誘發下，處于高能級E2的原子有可能躍遷到低能級E1，同時輻射出一個與誘發光子的狀態完全相同的光子，這個過程稱為受激輻射躍遷。*受激輻射特點(1)只有入射光子的能量時，才能引起受激輻射。(2)受激輻射所發出的光子與入射光子的特性完全相同，即頻率相同、相位相同、偏振方向相同，傳播方向相同。*受激輻射的結果：使入射光強得到放大，即光經受激輻射后，特性完全相同的光子數增加。33§3.5.1激光產生的基本原理3、受激吸收：處于低能級E1的原子，在頻率為的光場作用（照射）下，吸收一個能量為的光子后躍遷到高能級E2的過程稱為受激吸收躍遷。34§3.5.1激光產生的基本原理二、激光產生的條件1、有提供放大作用的增益介質作為激光工作物質，其激活粒子（原子、分子或離子）有適合于產生受激輻射的能級結構。2、有外界激勵源，將下能級的粒子抽運到上能級，使激光上下能級之間產生粒子數反轉。處于激發態的載流子數遠大于處于基態的載流子數，即把載流子的正常分布倒轉過來，稱為粒子數反轉。3、有一個諧振腔為出射光子提供正反饋及高的增益，用以維持受激輻射的持續振蕩。只有與軸線平行的光子在腔內的兩個反射面上來回反射，反復通過工作物質，依靠受激輻射，光子每通過一次工作物質便得到一次增強。

因此光學諧振腔增長激活介質的工作長度，控制光束的傳播方向，選擇被放大的受激輻射光頻率以提高單色性。35§3.5.1激光產生的基本原理三、激光器的基本組成36§3.5.1激光產生的基本原理1、激光工作物質*是指用來實現粒子數反轉并產生光的受激輻射放大作用的物質體系，有時也稱為激光增益介質。*要求具有合適的能級結構和躍遷特性*可以是固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導體和液體等介質。*決定了激光器能夠輻射的激光波長。2、泵浦源*作用：對激光工作物質進行激勵，將激活粒子從基態抽運到高能級，以實現粒子數反轉。*光學激勵、氣體放電激勵、化學激勵、核能激勵。利用外界光源發出的光來輻照激光工作物質以實現粒子數反轉對于氣體激光工作物質，通常將氣體密封在細玻璃管內，在其兩端加電壓，通過氣體放電的方法進行激勵。利用在激光工作物質內部發生的化學反應過程來實現粒子數反轉的，通常要求有適當的化學反應物和相應的引發措施。利用小型核裂變反映所產生的裂變碎片、高能粒子或放射線來激勵激光工作物質并實現粒子數反轉。37§3.5.1激光產生的基本原理3、光學諧振腔*增加激光工作介質的有效長度，使得受激輻射過程有可能超過自發輻射而稱為主導。*提供光學正反饋，使激活介質中產生的輻射多次通過介質，并且使光束在腔內往返一次過程中由受激輻射所提供的增益超過光束所受的損耗，從而使光束在腔內得到放大并維持自激振蕩。*可以對腔內振蕩光束的方向和頻率進行限制，以保證輸出激光的高單色性和高方向性。38§3.5.1激光產生的基本原理四、激光器的分類1、根據工作物質的不同分類：

固體激光器、氣體激光器、半導體激光器、液體激光器、光纖激光器等按照激光器工作方式分類：

連續激光器、脈沖激光器39§3.5.1激光產生的基本原理五、激光器的特點高方向性：用平面發散角來衡量氦氖激光器發散角可達3*10-4rad固體激光器發散角略大10-2rad半導體激光器橫向發散角約5~10度，方向性較差不同類型激光器方向性差別很大，與工作物質良好的均勻性、光腔類型和腔長、激勵方式以及激光器工作狀態有關。單色性好：通常用頻譜分布的譜線寬度描述，頻帶越窄，光源單色性越好。氦氖激光器發出的波長632.8nm的光，光頻f為4.74*1014Hz，而高精度穩頻后的譜線寬度，即頻率變化范圍為只有2Hz，普通光源的氦氖氣體放電管發出同樣頻率的激光，其譜線寬度為1.52*109Hz半導體激光器因體積小、功率大，散熱又不太好，故單色性較差。40§3.5.1激光產生的基本原理相干性好：普通單色光源（如氦原子的0.6328微米熒光譜線）譜線寬度為2*109Hz，其相干長度僅為0.15m,而激光器譜線寬度為10KHz,相干長度30km.高亮度：高亮度和高相干性的結合是激光與普通光源在特性上的最主要區別。輸出功率為1mw的氦氖激光器光強是100w高壓汞燈的1000倍。41§3.5.2激光器的發展歷史一、激光器的世界發展歷史激光器是在1960年正式問世的。但是，激光的歷史卻已有100多年。確切地說，遠在1893年，在波爾多一所中學任教的物理教師布盧什就已經指出，兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線隨著兩面鏡子之間距離的變化而變化。他雖然不能解釋這一點，但為未來發明激光發現了一個極為重要的現象。1917年愛因斯坦提出“受激輻射”的概念，奠定了激光的理論基礎。1958年美國科學家肖洛和湯斯發現了一種奇怪的現象：當他們將閃光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時，晶體的分子會發出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。由此他們提出了“激光原理”，受激輻射可以得到一種單色性、亮度又很高的新型光源。1958年，貝爾實驗室的湯斯和肖洛發表了關于激光器的經典論文，奠定了激光發展的基礎。42§3.5.2激光器的發展歷史1960年，美國人梅曼(T.H.Maiman)發明了世界上第一臺紅寶石激光器。梅曼利用紅寶石晶體做發光材料，用發光度很高的脈沖氙燈做激發光源，獲得了人類有史以來的第一束激光。1965年，第一臺可產生大功率激光的器件--二氧化碳激光器誕生。1967年，第一臺Ｘ射線激光器研制成功。1997年，美國麻省理工學院的研究人員研制出第一臺原子激光器。43§3.5.2激光器的發展歷史激光器的種類很多，可分為固體、氣體、液體、半導體和染料等五種類型：（1）固體激光器一般小而堅固，脈沖輻射功率較高，應用范圍較廣泛。（2）半導體激光器體積小、重量輕、壽命長、結構簡單，特別適于在飛機、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。半導體激光器可以通過外加的電場、磁場、溫度、壓力等改變激光的波長，能將電能直接轉換為激光能，所以發展迅速。（3）氣體激光器以氣體為工作物質，單色性和相干性較好，激光波長可達數千種，應用廣泛。氣體激光器結構簡單、造價低廉、操作方便。在工農業、醫學、精密測量、全息技術等方面應用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學能、光能、核能等多種激勵方式。44§3.5.2激光器的發展歷史（4）以液體染料為工作物質的染料激光器于1966年問世，廣泛應用于各種科學研究領域。現在已發現的能產生激光的染料，大約在500種左右。這些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機塑料中以固態出現，或升華為蒸汽，以氣態形式出現。所以染料激光器也稱為“液體激光器”。染料激光器的突出特點是波長連續可調。燃料激光器種類繁多，價格低廉，效率高，輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美，應用于分光光譜、光化學、醫療和農業。

（5）紅外激光器已有多種類型，應用范圍廣泛，它是一種新型的紅外輻射源，特點是輻射強度高、單色性好、相干性好、方向性強。

（6）X射線激光器在科研和軍事上有重要價值，應用于激光反導彈武器中具有優勢；生物學家用X射線激光能夠研究活組織中的分子結構或詳細了解細胞機能;用X射線激光拍攝分子結構的照片,所得到的生物分子像的對比度很高。

45§3.5.2激光器的發展歷史（7）化學激光器有些化學反應產生足夠多的高能原子，就可以釋放出大能量，可用來產生激光作用。

（8）自由電子激光器這類激光器比其他類型更適于產生很大功率的輻射。它的工作機制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬伏高能調整電子束，經周期磁場，形成不同能態的能級，產生受激輻射。

世界第一臺自由電子激光器于1977年問世，中國第一臺自由電子激光器于1985年問世。自由電子激光器的能量是由外場加速后的自由電子的動能轉換而成的。其輸出功率可達很高水平，在加工、反導、雷達、通信、光化學等方面都有很大的用途，所以它一問世就受到各國科技界的重視。

46§3.5.2激光器的發展歷史

美國電話電報公司貝爾實驗室的研究人員于1992年研制出當時世界上最小的固體激光器它在掃描電子顯微鏡下看起來就像一個個微型圖釘，其直徑只有2至10微米。在一個大頭針的針頭上，可以裝下1萬個這樣的新型半導體激光器。1990年美國研制成功畸變量子阱激光器，開關速度達280億次/秒，這是激光器有史以來達到的最高速度。

1992年日本推出一種高輸出半導體激光器，特點是服務壽命長，在室溫下可連續工作5000小時。47§3.5.2激光器的發展歷史二、我國激光技術發展歷史回顧“激光”一詞是“LASER”的意譯。LASER原是Lightamplificationbystimulatedemissionofradiation取字頭組合而成的專門名詞，在我國曾被翻譯成“萊塞”、“光激射器”、“光受激輻射放大器”等。1964年，錢學森院士提議取名為“激光”，既反映了“受激輻射”的科學內涵，又表明它是一種很強烈的新光源，貼切、傳神而又簡潔，得到我國科學界的一致認同并沿用至今。

從1961年中國第一臺激光器宣布研制成功至今，在全國激光科研、教學、生產和使用單位共同努力下，我國形成了門類齊全、水平先進、應用廣泛的激光科技領域，并在產業化上取得可喜進步，為我國科學技術、國民經濟和國防建設作出了積極貢獻，在國際上了也爭得了一席之地。48§3.5.2激光器的發展歷史1、我國早期激光技術的發展1957年，王大珩等在長春建立了我國第一所光學專業研究所——中國科學院（長春）光學精密儀器機械研究所（簡稱“光機所”）。在老一輩專家帶領下，一批青年科技工作者迅速成長，鄧錫銘是其中的突出代表。早在1958年美國物理學家肖洛、湯斯關于激光原理的著名論文發表不久，他便積極倡導開展這項新技術研究，在短時間內凝聚了富有創新精神的中青年研究隊伍，提出了大量提高光源亮度、單色性、相干性的設想和實驗方案。1960年世界第一臺激光器問世。1961年夏，在王之江主持下，我國第一臺紅寶石激光器研制成功。此后短短幾年內，激光技術迅速發展，產生了一批先進成果。各種類型的固體、氣體、半導體和化學激光器相繼研制成功。在基礎研究和關鍵技術方面、一系列新概念、新方法和新技術（如腔的Q突變及轉鏡調Q、行波放大、錸系離子的利用、自由電子振蕩輻射等）紛紛提出并獲得實施，其中不少具有獨創性。

49§3.5.2激光器的發展歷史同時，作為具有高亮度、高方向性、高質量等優異特性的新光源，激光很快應用于各技術領域，顯示出強大的生命力和競爭力。通信方面，1964年9月用激光演示傳送電視圖像，1964年11月實現3～30公里的通話。工業方面，1965年5月激光打孔機成功地用于拉絲模打孔生產，獲得顯著經濟效益。醫學方面，1965年6月激光視網膜焊接器進行了動物和臨床實驗。國防方面，1965年12月研制成功激光漫反射測距機（精度為10米/10公里），1966年4月研制出遙控脈沖激光多普勒測速儀。

50名稱研制成功時間研制人He-Ne激光器1963.7鄧錫銘等摻釹玻璃激光器1963.6干福熹等GaAs同質結半導體激光器1963.12王守武等脈沖Ar+激光器1964.10萬重怡等CO2分子激光器1965.9王潤文等CH3I化學激光器1966.3鄧錫銘等YAG激光器1966.7屈乾華等表一：我國各類激光器的“第一臺”§3.5.2激光器的發展歷史51§3.5.2激光器的發展歷史2、重點項目帶動激光技術的發展

激光科技事業從一開始就得到了領導和科學管理部門的高度重視。當時中國科學院副院長張勁夫提出建立專業激光研究所的設想，很快得到國家科委、國家計委的批準。主管科技的聶榮臻副總理還特別批示：研究所要建在上海，上海有較好的工業基礎，有利于發展這一新技術。1964年，我國第一所，也是當時世界上第一所激光技術的專業研究所——中國科學院上海光學精密機械研究所（簡稱“上海光機所”）成立。當年12月在上海召開全國激光會議，張勁夫、嚴濟慈出席并主持會議，140位代表提交了103篇學術報告。

1964年啟動的“6403”高能釹玻璃激光系統、1965年開始研究的高功率激光系統和核聚變研究，以及1966年制定的研制15種軍用激光整機等重點項目，由于技術上的綜合性和高難度，有力地牽引和帶動了激光技術各方面在中國的發展。我國的激光科技事業，雖然也遭遇了“文革”十年浩劫，但借助于重點項目的支撐，仍艱難地生存了下來并取得可貴的進展。

52§3.5.2激光器的發展歷史(1)6403高能釹玻璃激光系統1964年啟動，最后從技術上判定熱效應是根本性技術障礙，于1976年下馬。這一項目對發展高能激光技術有歷史貢獻是不可忽視的，它使我國激光技術的水平上了一個臺階。(2)高功率激光系統和核聚變研究

1964年王淦昌獨立提出激光聚變倡議，1965年立項開始研究。經幾年努力，建成了輸出功率10（上標10）瓦的納秒級激光裝置，并于1973年5月首次在低溫固氘靶、常溫氘化鋰靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我國第一臺多程片狀放大器，把激光輸出功率提高了10倍，中子產額增加了一個量級。在國際上向心壓縮原理解密后，積極跟蹤并于1976年研制成六束激光系統，對充氣玻殼靶照射，獲得了近百倍的體壓縮。這一系列的重大突破，使我國的激光聚變研究進入世界先進行列，也為以后長期的持續發展奠定了基礎。53§3.5.2激光器的發展歷史(3)軍用激光研究

1966年12月，國防科委主持召開了軍用激光規劃會，48個單位130余人參加，會議制定了包括含15種激光整機、9種支撐配套技術的發展規劃。雖未正式批準生效，但仍起了有益的推動作用。此后的幾年內，這一領域涌現了一批重要成果。例如：

（a）靶場激光距技術初試成功：采用重復頻率為20赫茲的YAG調Q激光器，測距精度優于2米，最遠測量距離達660公里，加在經緯儀上，可實現對飛行目標的單站定軌。這一成果為以后完成洲際導彈再入段軌跡測量創造了必要條件。54§3.5.2激光器的發展歷史（b）紅寶石激光人造衛星測距：成功地對美國實驗衛星Expl-27號、29號和36號進行了測量、最遠可測距離為2300公里，精度2米左右。這是第一代人造衛星的測距成果，為以后更遠距離、更高精度的人造衛星測距打下了基礎。（c）紅寶石激光雷達和機載紅外激光雷達，首次實現了地—空和空—空對飛機的跟蹤測距。（d）激光航測儀：將激光測距機和航空照相機組合，由飛機機載對地航測，完成對邊遠地區等復要地形的測繪。重復率6次/分，測距精度1米。55§3.5.2激光器的發展歷史（e）地炮激光測距機：可獨立完成觀察、測距、測角（方向和高低角）及磁針定向等功能。測距范圍300-10000米，精度5米。在激光應用方面，Nd:YAG激光通信（3-12路）、He-Ne激光通信、單路/三路半導體激光通信在通信試驗中已獲得成功；Nd:YAG激光手術刀、CO2激光手術刀、激光虹膜切除儀等醫療設備也已投入使用；激光全息攝影、激光全息在平面光彈中的應用，脈沖激光動態全息照相和拉曼分光光度計已成為計量科學的新手段；數控激光切割機、激光準直儀、激光分離同位素硫、用于農業研究的液體激光器、大屏幕導航顯示器等成果也在工農業中獲得了應用。1978年3月召開的全國科學大會上，獲得獎勵的激光項目有近80項，其中民品約70項，軍品約10項，綜合地反映了我國激光技術發展在這一時期的成績。

56§3.5.2激光器的發展歷史3、改革開放后取得前所未有的進步

改革開放以來，激光技術獲得了空前發展的機遇。20多年來，面向應用，面向世界，面向未來，激光科技事業取得了前所未有的進步，涌現出一批國際先進水平的成果，為邁向21世紀打下了堅實的基礎。

1980年5月，分別在上海、北京舉行了第一次國際激光會議，與會代表218人（國外66人），宣讀113篇報告（國外65篇），鄧小平同志親切接見了與會中外代表。1983年在廣州和1986年在廈門又舉行了第二次、第三次國際會議，改變了我國的激光技術多年來封閉運轉的局面，開始走向世界。一大批年輕科技人才出國進修，其中相當一部分優秀人才學成歸國。

57§3.5.2激光器的發展歷史為了形成高水平的研究開發中心，對科研隊伍和布局進行了積極調整，先后成立了一批國家重點實驗室、開放實驗室、國家工程研究中心和產學研組織。由于擁有國際先進的儀器設備和設施，聚集了高水平的科技人才，又有較為靈活的運行機制，目前正在為激光科技成果轉化、創造自主知識產權和促進激光技術產業化發揮重要作用。在多項國家級戰略性科技計劃中，激光技術受到重視。“863”計劃七大領域中有激光技術和光電子技術（包括用于信息領域的激光技術），1995年又增列了“慣性約束聚變”主題。國防預研光電子技術作為跨部門項目正式立項，其中也包括激光技術。國家“六五”和“七五”攻關計劃，激光技術被列為重大項目。58§3.5.2激光器的發展歷史激光器研究向縱深發展，不斷追求高光束質量、高穩定性、長壽命、短脈沖、波長可調諧等目標。這一時期，激光技術成果豐碩，許多具有重大應用價值和達到國際先進水平。其中的代表性成果有：

(1)測距和測衛

新一代實用測距系統投入使用，完成了預定的重要任務。其中，718和G-179激光電影經緯儀投入使用并圓滿完成任務；第一臺全激光跟蹤測距雷達外場試驗成功；第一臺實用化紅外激光雷達（G-168）設計定型，交用戶使用；戰術軍用激光測距儀（炮兵、坦克、手持）批量生產。建成第三代人造衛星激光測距系統達到國際水平。第一代紅寶石SLR系統的測距精度為米級，第二代YAG調Q激光器的精度達分米級，第三代鎖模激光器加微機系統在大于8000公里距離上精度達厘米級。在上海、武漢、長春、北京等先后建站，形成了中國網，數據參加國際交流。59§3.5.2激光器的發展歷史(2)慣性約束聚變（ICF）激光驅動器——“神光”系列

在王淦昌、王大珩的指導下，中國科學院和中國工程物理研究院從80年代開始聯合攻關，承擔了“神光”系列激光系統的研制和ICF物理實驗，取得了國際矚目的成就。其中，“神光-Ⅰ”激光裝置于1986年建成，輸出功率2萬億瓦，達到國際同類裝置的先進水平。“神光-Ⅰ”連續運行8年，在ICF和X射線激光等前沿領域取得了一批國際一流水平的物理成果。90年代又研制了規模擴大4倍、性能更為先進的“神光-Ⅱ”裝置，并即將投入運行。1995年，ICF在“863計劃”中立項，開始研制跨世紀的巨型激光驅動器——“神光-Ⅲ”裝置，總體設計和關鍵技術研究已取得一系列高水平的成果。60§3.5.2激光器的發展歷史(3)新型激光器

兩種高功率連續波化學激光器，3.8微米的氟氘激光器（DF）和1.315微米短波長氧碘激光器（COIL），均取得突破性進展，功率和光束質量僅次于美國，達到當前國際水平。X射線激光方面，碰撞機制的類氖鍺軟X射線激光（波長為23.2納米和23.6納米）達到增益飽和并具有近衍射極限的光束質量，居國際領先水平；復合泵浦X射線激光研究獲得一系列國際首次報道的新譜線，并向短波長推進到4.68納米。自由電子激光器和多波長可調諧激光也取得了可喜進展。61§3.5.2激光器的發展歷史(4)中國牌新晶體走向世界

我國發明的BBO、LBO晶體，以及KTP、鈦寶石等晶體以優異的質量在國際市場享有盛譽并占有一定的份額。4、方興未艾的激光行業

盡管早在60年代已在加工（激光打孔）、醫療器械和測距等方面出現了激光產業的雛形，然而當時只是零星的、分散的小量研制性生產，未能形成氣候。真正得到重視并實質性起步，還是在改革開放發后，特別是“發展高技術，實現產業化”的政策導向下，我國才有了真正意義上的激光產業。62§3.5.2激光器的發展歷史1987年1月，中國光學行業協會成立，后改名為中國光學光電子行業協會，其下設有激光分會。據1998年該行業協會對我國激光產業狀況的調研統計，全國主要激光產品生產單位約100多家，從業人員6400人，人均銷售額12.5萬元，主要分布在湖北、北京和上海。我國的激光產業由1988年的1億元增加到1998年的8億元，平均年增長22.3%，10年總銷售額達41.2億元。1998年出口1120萬美元，占總值的11.6%。

63§3.5.2激光器的發展歷史按國際慣用分類方法，激光產品包括激光加工、醫療、印刷、光存儲，測距準直、檢測、文娛教育中的各種激光儀器和設備，激光器件和通信用激光組件，以及激光用材料元器件和部件等11類。在我國，銷售額最大的是激光測距和準直，發展最快的是激光加工（近兩年來YAG激光加工設備以46%-60%的速率增長，達9000萬元，超過了CO2激光加工設備）。激光醫療市場開發較早，曾以高速度增長，但現正處于低谷，銷售額在5500萬元徘徊。高端產品市場幾乎全被國外產品占領，但天津大學開發的TD-98型Q開關紅寶石激光治療機以質量取勝，通過了美國FDA認證并批量出口。1998年激光器分類表明固體激光占37.4%，半導體激光占18.5%，呈現出固體激光市場旺盛，半導體激光迅速增長的趨勢。二極管泵浦的固體激光器（脈沖、連續、單模穩頻、微片、倍頻）將成為新的增長點。

64§3.5.3典型激光器介紹一、固體激光器工作物質是由玻璃或晶體等固體材料做為基質，摻入某些離子（激活離子）構成。物理性質取決于基質材料，光譜特性由激活離子的能級結構所決定。主要采用光泵浦閃光燈泵浦：脈沖激光器采用脈沖氙燈，連續激光器采用氪燈或碘鎢燈。優點：輻射強度高、既可脈沖工作又能連續工作、工藝簡單、使用方便等。缺點：效率低。65§3.5.3典型激光器介紹半導體激光二極管泵浦可以針對某些固體工作物質的吸收光譜來選擇與其匹配的激光二極管做為泵浦源，這將大大提高激光器的效率，改善激光器的性能。66§3.5.3典型激光器介紹半導體激光二極管泵浦67§3.5.3典型激光器介紹半導體激光二極管泵浦68§3.5.3典型激光器介紹1、紅寶石激光器(Cr3+:Al2O3)694.3nm的激光輻射能量大具有高的泵浦能量閾值，通常以脈沖方式運轉。性能隨溫度變化明顯：棒的溫度變化10度，可引起波長改變0.07nm.2、摻釹釔鋁石榴石（Ed:YAG）1064nm泵浦閾值低可以單脈沖、高重復頻率和連續運轉，既能做成中小功率和微型激光器，又能做成千瓦級的高功率固體激光器。3、摻鈦藍寶石激光器(Ti3+:Al2O3)最廣泛使用的可調諧固體激光器，輸出波長范圍可調：660~1100nm在700~900nm范圍內可調諧功率最高69§3.5.3典型激光器介紹二、氣體激光器以氣體或蒸汽為工作物質，是目前種類最多、波長分布區域最寬，應用最廣的激光器。優點：譜線范圍寬，波長覆蓋了從亞毫米波到真空紫外線，甚至X射線、γ射線。輸出激光束的質量高，其激光束的相干性、單色性和方向性均優于其它激光器。輸出激光功率大，既能連續又能脈沖工作，是目前連續輸出功率最大的激光器。轉換效率高70§3.5.3典型激光器介紹1、氦氖激光器是連續運轉的激光器，輸出連續光，主要波段在可見光到近紅外區，最常用的632.8nm、1.15μm、3.39μm。輸出光束質量高：單色性好、方向性好輸出功率一般為毫瓦級（0.5~100mw)圖9He-Ne激光器的基本結構形式71圖10封離式CO2激光器結構示意圖§3.5.3典型激光器介紹2、二氧化碳激光器激光波長為10.6μm和9.6μm既能連續工作又能脈沖工作輸出功率大，是所有激光器中連續輸出功率最高的激光器。轉換效率高達20%~25%，是能量利用率最高的激光器之一。72§3.5.3典型激光器介紹3、Ar+離子激光器激光波長為488nm（4.5A)藍光和514.5nm(7A)綠光476.5nm(8A)\496.5nm(9A)\501.7nm(12A)\472.7nm(14A)既能連續工作又能脈沖工作輸出功率一般為幾瓦到幾十瓦，是目前在可見光區連續輸出功率最高的激光器。能量轉換效率低，最高達0.6%。73§3.5.3典型激光器介紹三、半導體激光器1、半導體激光器的特點是直接的電子-光子轉換器，因而轉換效率很高。覆蓋的波段范圍最廣：通過選用不同的有源材料或改變多元化合物半導體各組元的組分，可得到范圍很廣的激光波長。使用壽命最長，目前通信用可達數十萬乃至百萬小時。體積小易于組裝進其他設備，質量輕、價格便宜。工作電壓和電流與集成電路兼容，因而可以與之單片集成，形成集成光電子電路。可用高達GHz的頻率直接進行電流調制，以獲得高速調制的激光輸出。基于半導體的制造技術，適用于大批量生產。發散角比較大。激光性能受溫度影響大。74§3.5.3典型激光器介紹2、半導體激光器材料半導體激光工作物質有幾十種，目前已制成激光器的半導體材料有砷化稼(GaAs)、砷化銦(InAs)、銻化銦(InSb)、硫化鎘(Cds)、碲化鎘(CdTe)、硒化鉛(PbSe)、碲化鉛(PbTe)、鋁鎵砷(A1xGa1-xAs)、銦磷砷(In-PxAS1-x)等.3、半導體激光器的激勵方式即電注入式、光泵式和高能電了束激勵式.75§3.5.3典型激光器介紹4、半導體激光器的原理在半導體的兩個精細加工磨成解理面而構成諧振腔，給半導體施以正向外加電場，從而產生電激勵，在外部電場作用下，使半導體PN結中N區多數載流子（即電子)向P區運動，而P區的多數載流子（空穴）向N區運動，高能電子和空穴相遇產生復合，同時將多余的能量以光的形式釋放出來。由于解理面諧振腔的共振放大作用實現受激反饋，從而實現定向發射而輸出激光。圖12同質結、異質結結構示意圖76§3.5.3典型激光器介紹5、半導體激光器的種類-同質結半導體激光器它是在一種材料上制作的pn結二極管在正向大電流注入下，電子不斷地向p區注入，空穴不斷地向n區注入.于是，在原來的pn結耗盡區內實現了載流子分布的反轉，由于電子的遷移速度比空穴的遷移速度快，在有源區發生輻射、復合，發射出熒光，在一定的條件下發生激光，這是一種只能以脈沖形式工作的半導體激光器.

有源區厚度為幾個微米，工作電壓偏高，產生多余而有害的熱量。為產生明顯的復合輻射所要求的電流密度高，容易導致材料損傷。只能在很低的溫度下工作。圖13GaAs激光器的結構77§3.5.3典型激光器介紹5、半導體激光器的種類-單異質結半導體激光器（SH）半導體激光器發展的第二階段是異質結構半導體激光器，它是由兩種不同帶隙的半導體材料薄層，如GaAs,GaAlAs所組成，最先出現的是單異質結構激光器(1969年).單異質結注入型激光器(SHLD)是利用異質結提供的勢壘把注入電子限制在GaAsP一N結的P區之內，以此來降低閥值電流密度，其數值比同質結激光器降低了一個數量級，但單異質結激光器仍不能在室溫下連續工作。

78§3.5.3典型激光器介紹5、半導體激光器的種類-雙異質結半導體激光器（DH）1970年，實現了室溫連續工作的雙異質結GaAs-GaAlAs激光器.雙異質結激光器的誕生使可用波段不斷拓寬，線寬和調諧性能逐步提高，其結構的特點是在P型和n型材料之間生長了僅有0.2μm厚的，不摻雜的，具有較窄能隙材料的一個薄層，因而注入較少的電流就可以實現載流子數的反轉.在半導體激光器件中，目前比較成熟、性能較好、應用較廣的是具有雙異質結構的電注入式GaAs二極管激光器.79§3.5.3典型激光器介紹5、半導體激光器的種類-量子阱半導體激光器（QW)在1978年出現了世界上第一只半導體量子阱激光器。QWL在結構上的特點是它的有源區是由多個或單個阱寬約為100埃的勢阱所組成，由于勢阱寬度小于材料中電子的德布羅意波的波長，產生了量子效應，連續的能帶分裂為子能級.具有閾值電流低、輸出功率高，頻率響應好，光譜線窄和溫度穩定性好和較高的電光轉換效率等許多優點.量子阱激光器單個輸出功率現已大于1w，承受的功率密度已達lOMW/cm3以上。量子阱激光器當采用陣列式集成結構時，輸出功率則可達到l00w以上.近年來，高功率半導體激光器(特別是陣列器件)飛速發展，已經推出的產品有連續輸出功率5W,10w,20w和30W的激光器陣列.脈沖工作的半導體激光器峰值輸出功率50w.120W和1500W的陣列也已經商品化.一個4.5cmx9cm的二維陣列，其峰值輸出功率已經超過45kW.峰值輸出功率為350kW的二維陣列也已間世.80§3.5.3典型激光器介紹5、半導體激光器的種類-分布式反饋半導體激光器（DFB-LD)分布反饋的實現是基于布拉格衍射原理，在一半導體晶體的表面上，做成周期性的波紋形狀，起諧振腔的作用。當介質實現了粒子數反轉時，這種光波在來回反射中不斷的加強和增大，當滿足閾值條件以后，激光就出現了。發射的激光波長完全由光柵的周期來決定，可以通過改變光柵的周期來調整發射波長，其發射頻率的選擇范圍很寬，可以在自發輻射頻率范圍內自由地選擇發射波長。損耗大、發光效率低，工作壽命短，只能以脈沖方式工作。81§3.5.3典型激光器介紹5、半導體激光器的種類-分布布拉格反射半導體激光器（DBR-LD)在有源波導層兩外側的無源波導上，將有源區與波紋光柵分開，這兩個無源的周期波紋波導充當Bragg反射鏡作用，在自發輻射光譜中，只有在Bragg頻率附近的光波才能提供有效地反饋。可減小損耗、提高發光效率，降低閾值電流，實現室溫連續工作。82§3.5.3典型激光器介紹5、半導體激光器的種類-垂直腔表面發射半導體激光器（VCSEL)面發射激光器卻是在芯片上下表面鍍上反射膜構成了垂直方向的F一p腔，光輸出沿著垂直于襯底片的方向發出，是一種新型的量子阱激光器。它的工作閾值電流低（1mA甚至接近1μA），因此工作電流也不高（5~15mA).輸出光的方向性好，耦合效率高，通過陣列化分布能得到相當強的光功率輸出，垂直腔面發射激光器已實現了工作溫度最高達71℃。20世紀90年代末，面發射激光器和垂直腔面發射激光器得到了迅速的發展，980nm,850nm和780nm的器件在光學系統中已經實用化.目前，垂直腔面發射激光器已用于千兆位以太網的高速網絡。83§3.5.3典型激光器介紹6、半導體激光器常用性能參數（1）波長：即激光管工作波長，目前可作光電開關用的激光管波長有635nm、650nm、670nm、激光二極管690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。（2）閾值電流Ith

：即激光管開始產生激光振蕩的電流，對一般小功率激光管而言，其值約在數十毫安，具有應變多量子阱結構的激光管閾值電流可低至10mA以下。（3）工作電流Iop

：即激光管達到額定輸出功率時的驅動電流，此值對于設計調試激光驅動電路較重要。（4）垂直發散角θ⊥：激光二極管的發光帶在垂直PN結方向張開的角度，一般在15?~40?左右。（5）水平發散角θ∥：激光二極管的發光帶在與PN結平行方向所張開的角度，一般在6?~10?左右。（6）監控電流Im

：即激光管在額定輸出功率時，在PIN管上流過的電流。84§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用半導體激光器是成熟較早、進展較快的一類激光器，由于它的波長范圍寬，制作簡單、成本低、易于大量生產，并且由于體積小、重量輕、壽命長，因此，品種發展快，應用范圍廣，目前已超過300種.最主要應用領域是Gb局域網，850nm波長的半導體激光器適用于>1Gh/s局域網，1300nm-1550nm波長的半導體激光器適用于1OGb局域網系統.半導體激光器的應用范圍覆蓋了整個光電子學領域，已成為當今光電子科學的核心技術.半導體激光器在激光測距、激光雷達、激光通信、激光模擬武器、激光警戒、激光制導跟蹤、引燃引爆、自動控制、檢測儀器等方面獲得了廣泛的應用，形成了廣闊的市場.1978年，半導體激光器開始應用于光纖通信系統，半導體激光器可以作為光纖通信的光源和指示器以及通過大規模集成電路平面工藝組成光電子系統.在光通信、光變換、光互連、并行光波系統、光信息處理和光存貯、光計算機外部設備的光耦合等方面有重要用途.85§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用半導體激光器的問世極大地推動了信息光電子技術的發展，到如今，它是當前光通信領域中發展最快、最為重要的激光光纖通信的重要光源.半導體激光器再加上低損耗光纖，對光纖通信產生了重大影響，并加速了它的發展.因此可以說，沒有半導體激光器的出現，就沒有當今的光通信.GaAs/GaAlAs雙異質結激光器是光纖通信和大氣通信的重要光源，如今，凡是長距離、大容量的光信息傳輸系統無不都采用分布反饋式半導體激光器(DFB一LD).半導體激光器也廣泛地應用于光盤技術中，光盤技術是集計算技術、激光技術和數字通信技術于一體的綜合性技術.是大容量、高密度、快速有效和低成本的信息存儲手段，它需要半導體激光器產生的光束將信息寫人和讀出.

86§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用一、生物體的光學特性1.假設生物體中入射的單色平行光強度為I0。若生物體是均勻的吸收物質,入射深度為x處的光強度I為

（at為衰減系數、as為散射系數、a0為吸收系數）圖18生物體中的光衰減特性87§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用3、

在700～1500nm范圍的紅外光譜帶上吸收比較少，因此該光譜帶稱為生物體光譜學之窗。水對紅外光有著很強的吸收，蛋白質在紫外表現出很強的吸收。

2、如圖19所示為生物體與光的各種相互作用的示意圖圖19生物體與光的各種相互作用的示意圖圖20軟組織上各種物質的吸收系數與波長的關系88§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用圖21軟組織中各種激光的穿透深度4、光滲透長度在近紅外附近較大，在3μm以上的紅外域或300nm以下的紫外域中較小。組織的種類不同，光滲透長度對波長的依賴性也變化。89§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用二、激光對生物體的作用1.激光對生物體的作用是醫學應用的物理基礎。激光對于受照射的組織有四方面的作用即熱力作用、機電作用、激光消融作用和光化學作用。熱效應是醫學上使用最廣泛而且最早被人們認識的組織效應之一。機械效應在醫學上多用于泌尿道或膽道結石的粉碎上。光化學效應是基于一種選擇性的、光激發的特殊藥物，在激光的激發下轉化成一種毒性成分，在細胞內產生單氧態，造成細胞產生毒性的代謝產物而死亡。還有組織的焊接作用效應，利用聚焦的激光，對組織器官的結構進行對接和重建。2.各種不同波長的低功率密度的激光照射生物體時，對生物體的刺激作用和提高非特異性免疫功能，可使局部血管擴張，血液循環改變，改善組織的缺氧狀態并減輕慢性炎癥反應促使炎癥吸收好轉。90§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用三、半導體激光器在醫學中的應用1、醫用半導體激光器的應用現狀91§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用2、眼科約有20種激光器，其中半導體激光主要用于光凝和治療眼底疾病。典型的是低功率810nm近紅外半導體激光器，是眼科中最常用的熱源，可用于治療各種難治性青光眼、硅油注入術后難治性高眼壓，以及視網膜的光凝和固定等。3、外科

在外科領域中較常用的有CO2激光器和Nd:YAG激光器。CO2激光器不易用光纖導光，操作不方便，因而在治療內部臟器方面逐漸呈現劣勢。YAG激光器(1064nm)則由于波長較長，氣化功能不足，而它的倍頻光(530nm)又因波長較短而凝固止血功能欠佳。近年來，帶光纖耦合輸出的半導體激光手術刀已逐步進入市場，半導體激光對組織照射穿透較深，比較適于組織切割，使其成為目前最新一代的醫用激光手術刀。92§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用

德國塞拉姆公司特別針對PLDD(經皮激光椎間盤減壓術)微創手術而生產的最新機型一CeralasD15型980nm半導體激光刀，近年來已由德國、法國和美國等國家的醫師作為該領域的一項創新加以使用，使其臨床應用日趨成熟，治療效果立竿見影。北京龍慧珩醫療科技發展有限公司引進德國技術，在全國率先推出”HOP-100半導體激光手術刀”系統,填補了目前國內激光醫學領域的一項研究空白，其波長830nm,輸出功率0~30W，連續可調或間斷脈沖，采用光纖輸出，空氣冷卻，儀器尺寸僅為485x380x230mm，可廣泛應用于血管外科、胸外科、神經外科等手術中。目前有研究證實980nm半導體激光在切割、凝固等方面應用效果要好于830nm半導體激光，且所需功率較低。除高功率激光外科手術外，半導體激光還可以用于治療皮膚帶狀疤疹、糖尿病性皮膚潰瘍、久治不愈的老傷等一般外科疾病。93§3.5.4半導體激光器在醫學中的應用3、美容科

在醫學美容領域