kdp电光调q实验

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1、KD*P电光调Q实验实验目的:1、理解电光调Q的基本原理；2、了解退压式电光调Q的原理及方法；3、学会电光Q开关实验装置的调试；4、掌握相关技术参数的测试方法。二、实验原理：调Q技术的发展和应用，是激光发展史上的一个重要突破。一般的固体脉冲激光器输出的光脉冲，其脉冲持续在几百脚甚至几mx，其峰值功率也只有kW级水平，因此，压缩脉宽，增大峰值功率一直是激光技术所需解决的重耍课题。Q技术就是为了适应这种要求而发展起来的。1.调Q基本概念用品质因数Q值来衡量激光器光学谐振腔的质量优劣，是对腔内损耗的一个量度。调Q技术中，品质因数Q定义为腔内贮存的能量与每秒钟损耗的能量之比，可表示为：(1)腔

2、闪贮存的激光能量2一肝0每秒钟损耗的激光能量式中为激光的中心频率。如用E表示腔内贮存的激光能量，/为光在腔内走一个单程能量的损耗率。那么光在这一单程屮对应的损耗能量为庳用L表示腔长;n为折射率;c为光速。则光在腔内走一个单程所需要时间为n£/c(2)由此，光在腔内每秒钟损耗的能量为i这样，Q值可表示为nL/cyEc!nL人)/式中人=c/r()为真空中激光波长。可见Q值与损耗率总是成反比变化的，即损耗大Q值就低；损耗小Q值就高。固体激光器由于存在弛豫振荡现象，产生了功率在阈值附近起伏的尖峰脉冲序列，从而阻碍了激光脉冲峰值功率的提高。如果我们设法在泵浦开始时使谐振腔内的损耗增大，即提高振

3、荡阈值，振荡不能形成，使激光工作物质上能级的粒子数大量积累。当积累到最大值（饱和值时），突然使腔内损耗变小，Q值突增。这时，腔内会象雪崩一样以极快的速度建立起极强的振荡，在短时间内反转粒子数大量被消耗，转变为腔内的光能量，并在透反镜端耦合输出一个极强的激光脉冲。在这个过程中，弛豫振荡一般是不会发生的，但是，如果调Q器件设计及调整得不好也会导致多脉冲出现。所以，输出光脉冲脉宽窄，峰值功率高。通常把这种光脉冲称为巨脉冲。调节腔内的损耗实际上是调节Q值，调Q技术即由此而得名。也成为Q突变技术或Q开关技术。谐振腔的损耗/一般包括有：y=ai+a2^-a,+a4+（3）其中％为反射损耗；为吸收损

4、耗；为衍射损耗：为散射损耗；为输出损用不同的方法去控制不同的损耗，就形成了不同的Q技术。如控制反射损耗的有转镜调Q技术，电光调Q技术；控制吸收损耗的有可饱和染料调Q技术；控制衍射损耗的有声光调Q技术；控制输出损耗的有透射式调Q技术。图1为脉冲泵浦的调Q激光器产生激光巨脉冲的时间过程iss栽浓必剕®fr¥图1.激光巨脉冲产生的时间关系在t=0时闪光灯脉冲接近没有了，腔内损耗/此时有一个突变（即打开Q开光光闸），腔内增益大于高于腔内损耗，而当延迟到＜时，騙之⑽山，即会发射一个高功率脉冲。本实验以电光Q开关激光器的原理、调整、特性测试为主要内容。利用晶体的电光效应制成的Q开关，具有开关速度快

5、；所获得激光脉冲峰值功率高，可达几MW至GW;脉冲宽度窄，一般可达几ns至几十ns;器件的效率高，可达动态效率1%;器件输出功率稳定性较好：产生激光时间控制精度高：便于与其它仪器联动；器件可以在高重复频率下工作等优点。所以这是一种以获广泛应用的Q开关。1.纵向加压KDXPQ开关原理(1)KD:

6、数，人，是电场方向垂直于光轴的电光系数。KD>晶体加外电场后的折射率椭球方程是:?+V2Z2—7^+—/41(£vyz+Exz)+2,63£z町=1(5)当只在KD>晶体光轴z方向加电场时上式变成：222A+4-2/63E.xy=1<6)/ron经坐标变换，可求出此时在三个感应主轴上的主折射率：x=n°~2上式表明，在Ez作用下KDP变为双轴晶体，折射率椭球的xy截面有圆变为椭圆，椭圆的长短轴方向x‘、y’相对于原光轴x、y转了450，转角大小与外加电场大小无关，讼、短半轴的长度即..和/2.。由上式可看出它们的大小与Ez成线性关系，电场反向y吋长短轴互换，见图2。当光沿KD*P光轴

7、z方向传播时，在感应主轴x‘、y两方向偏振的光波分量，由于此时晶体在这两者方向上的折射率不同，经过长度为/的晶体后产生位相差：=^ny~nx=^63^-v(8)式中v_=£_/为加在晶体z向两端的直流电压。使光波两个分量产生位相差%所需要加的电压，称为“%电压”，以V%表示,4^0Z63(9)KDP晶体的光电系数〜=23.6xl(T12m/V对于A=1.0um、KDP晶体的V^MOOOV/2左右。(2)带起偏器的KD＞电光Q开关原理带起偏振器的