雷射之英文原名為Light Amplification by Simulated Emission of Radiation，簡 稱為LASER，其中文意義為藉由電磁波之受激放射的方式使光產生放大，因此
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2-2-3 雷射的比較
氣體雷射由於其增益介質有良好的均勻性，而且共振腔較長等特性，因此光 束的指向性最強，其中又以氦氖雷射表現最優。固態雷射因為增益介質均勻性較 差、共振腔較短，且容易有高階模態產生，所以固態光束的光束指向性次之。而 半導體雷射以磊晶形成天然的鏡面當作反射鏡，且形成的共振腔非常短，所以半 導體雷射的光束指向性最差，下表為常用雷射的優缺點比較。
表 2.2.3 常用雷射優缺點比較[4]
種類 氣體雷射 固體雷射 半導體雷射
優點 雷射光品質在均勻性與同
調性佳，容易作冷卻處 理。
瞬間的脈衝高峰值功率較 容易。
體積小、重量輕、結構簡 單、價錢便宜，能量轉換 效率高。
缺點 瞬間的脈衝高峰值功率較
難達成。
大功率的散熱冷卻不易。 受溫度的影響很敏感，光 束的發散角很大、同調品 質較差。
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圖2-1雷射器的基本結構示意圖
圖2-2-1 固態雷射器的基本結構示意圖
激發器 全反射鏡
增益介質 Laser
輸出反射鏡 光學共振腔
聚光腔
活性介質
冷卻 系統
激發光源
共振腔
部分反射鏡 全反射鏡
電力系統
Laser
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(a)
(b)
圖2-2-2 半導體雷射結構示意圖。圖(a)為邊射型雷射結構示意 圖(b)為垂直共振腔面型雷射結構示意圖
電流輸入
前反射鏡
後反射鏡
共振腔長度
P型 磊晶層 i主 動層 N型 磊晶層
雷射光輸出
電流輸入
P型 磊晶層 N型磊晶層 i主動層
上反射鏡
下反射鏡
共振腔長度
雷射光輸出
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圖 2-4-2-1 刀口法裝置圖[4]
圖 2-4-2-2 刀口法切割光束示意圖[11]
X Y
P% 1-P%
刀口 刀口
X
-X
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*0.299 *0.587 *0.114
GrayR G B (2-4-3-1)
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2-4-4 雷射光束品質量測的比較
套孔法與移動刀口法操作比較簡便，装置结構簡單，製作成本低，但是用刀 口法與套孔法測得的雷射參數的精準度在很多情况下遠遠不能满足實際需要，而 CCD映像法则可以彌補上述不足[12]。加上CCD映像法可以即時看到光斑的變化 進而推導出雷射光腰的可能位置，針對雷射光腰可能前後的位置做掃描，既可以 節省測試上的時間，穩定性與可靠性也大大的提升[18, 19]。
表 2.4.4 雷射測量方法比較[20, 21]
測量方式 套孔法與刀口法 CCD 映像法
優點
a.構造簡單。
b.器材取得方便。
能即時顯示光斑。
缺點
沒辦法看到光斑圖形。 a. 所需儀器(電腦、CCD 攝影機與分 析軟體)造價較貴。
b. 受限於 CCD 感光晶片尺寸與感 光波長。
2-5 雷射光束品質量測系統架構
此實驗所選用的控制器與步進馬達為宏惠有限公司的 08TMC-2 與08PMT-150，
而 CCD 照相機為 COHU-4800 Series 與 UPMOST 的 UPG308 影像擷取器，硬體 與軟體如下圖 2-5-1 與圖 2-5-2
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圖 2-5-1 雷射光束品質量測系統之硬體架構圖
Camera
Laser
光學實驗桌 凸透鏡 凸透鏡 衰減片
步進馬達
UPG308影像擷取卡
Controller+RS232傳輸序列 NB操作區
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