固体激光器的结构与原理是理解其工作方式和性能特点的基础。以下是对固体激光器结构与原理的详细阐述：

一、固体激光器的结构

固体激光器主要由以下几部分组成：

1. 工作物质：

• 工作物质是激光器的核心，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。

• 激活粒子的能级结构决定了激光的光谱特性和荧光寿命等激光特性，而基质则主要决定了工作物质的物理化学性质。

2. 泵浦源：

• 泵浦源为工作物质中上下能级间的粒子数反转提供能量。

• 常见的泵浦源包括闪光灯和半导体激光二极管（LD）等。闪光灯泵浦具有辐射强度高、既能脉冲工作又能连续工作、工艺简单、使用方便等优点，但效率相对较低。半导体激光二极管泵浦则具有效率高、小型化、全固态、长寿命等优点。

3. 聚光腔：

• 聚光腔的作用是将泵浦源与工作物质有效地耦合，并决定物质上泵浦光密度的分布，影响到输出光束的均匀性、发散度和光学畸变。

• 工作物质和泵浦源都安装在聚光腔内，因此聚光腔的优劣直接影响泵浦的效率及工作性能。

4. 光学谐振腔：

• 光学谐振腔由全反射镜和部分反射镜组成，是固体激光器的重要组成部分。

• 它通过光子的正反馈来持续震荡形成受激发射，同时控制光束的方向与频率，保证输出激光的高单色性和高定向性。

5. 冷却系统：

• 冷却系统是固体激光器的关键，用于带走增益介质内部的热量，以降低增益介质的热效应。

二、固体激光器的工作原理

固体激光器的工作原理主要包括以下三个步骤：

1. 受激辐射：

• 通过光泵浦使激光器中的材料处于高能态。当光子经过材料时，会与高能态的原子相互作用并让其退回到低能态，此时会释放出所放激光的能量，从而产生受激辐射。

2. 光增强：

• 通过谐振镜的调整，让激光在光学腔内反复走动，达到光增强的目的。

3. 谐振：

• 在得到足够大的光增益后，固体激光器发出高功率、高单色度的激光。

综上所述，固体激光器的结构和工作原理共同决定了其高性能和广泛应用。通过优化结构设计和改进工作原理，可以进一步提高固体激光器的性能和稳定性，拓展其应用领域。