典型激光器教学ppt课件

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1、典型激光器几种重要的激光器固体激光器气体激光器光纤激光器半导体激光器化学激光器与染料激光器准分子激光器自由电子激光器固体激光器的特点体积小功率高稳定性较好光泵浦稳定性好寿命长可连续或脉冲工作脉冲固体激光器可达极高的峰值功率红宝石激光器激光器红宝石的组成:Cr3+:Al2O3基态为4A24F1,4F2为吸收带2E为亚稳态2E分裂为R1和R2，分别对应694.3nm和692.9nm的激光输出红宝石的吸收光谱红宝石激光器的构成红宝石激光器常用聚光腔结构红宝石激光器线宽和温度的关系低温下,红宝石的线宽主要表现为非均匀加宽较高温度下,红宝石的线宽主要表现为均匀加宽Nd:YAG晶体掺钕钇

2、铝石榴石（Nd:Y3Al5O12）立方晶系熔点1970摄氏度密度4.56g/cm3莫氏硬度8.5折射率1.82热膨胀系数7.8x10-6/K热导系数14W/m/K@20oC10.5W/m/K@100oC受激辐射截面2.8x10-19cm-2寿命550ms自发辐射寿命230nm损耗0.003cm-1@1064nm泵浦光波长807.5nm吸收带宽1nm热致双折射：高损坏阈值750MW/cm2@1064nmNd:YAG能级示意图主要吸收带：0.53μm4I9/2->4G7/2+2G9/20.58μm4I9/2->4G5/2+2G7/20.75μm4I9/2->4F7/2+2S3/2

3、0.81μm4I9/2->4F5/2+2H9/20.87μm4I9/2->4F3/2主要发射带：870~950纳米(4F3/2-4I9/2)、1050~1120纳米（4F3/2-4I11/2）1310~1350纳米（4F3/2-4I13/2）其中除4F3/2跃迁至4I9/2为三能级系统外，其余两种发射方式均为四能级系统。(a)红宝石线宽与温度的关系Nd:YVO4晶体四方晶系密度4.22g/cm3莫氏硬度：4~5热导系数：//C:0.0523W/cm/K┴C:0.0510W/cm/K热膨胀系数：αa=4.43x10-6/Kαc=11.37x10-6/K受激辐射截面25x10-1

4、9cm2@1064荧光寿命90μs吸收系数31.4cm-1@810nm本征损耗0.02cm-1@1064nm增益带宽0.96nm@1064激光偏振π偏振，即平行于光轴（C轴）光光转换效率>60%Nd:YVO4光学系数热致折射率变化：Sellmeier方程：Nd:YVO4晶体吸收和发射特性Nd:YAG,Nd:YVO4激光器泵浦方式端泵侧泵Nd玻璃能级结构与晶体相差不多钕玻璃更容易制造钕玻璃尺寸可更大掺杂性能更好荧光寿命更长Nd玻璃很适合用于超大功率激光器的制备神光II神光II神光系列1964年，王淦昌提出激光聚变倡议1973年，上光所完成万兆瓦钕玻璃激光器1985年，激光12号

5、建成并运行1986年，张爱萍为激光12号题词“神光”，“神光”正式使用，该装置正式成为“神光I”1994年，神光I退役，神光II立项1995年，神光III开始计划2000年，神光II开始试运行打靶2004年，神光II装置突破100万亿瓦2006年，神光II开始第9路建造2007年，神光III奠基2011年，神光III开始运行神光II激光净口径：240mm可输出1ns与100ps两种脉宽可输出1.053μm、0.53μm和0.35μm输出能量达6kJ/1ns@1.053μm共8路输入（第9路也完成调试）神光III晶体达380mm计划60束激光输入计划紫外激光能量为60KJ总占地

6、28154m2钛宝石钛宝石通常为在Al2O3晶体内掺入0.1%的Ti3+离子制成，Ti3+离子取代晶体内的Al3+离子的位置，整个晶体呈蓝色，故有时也称为掺钛蓝宝石；钛宝石的激光跃迁发生在2E激发态到2T基态之间，为四能级系统。钛宝石的受激发射截面和Nd:YAG相当，但其能级寿命仅为3.2μm，因此，为了获得较高的上能级粒子数积累，通常需要采用亮度较强的脉冲光源进行泵浦。钛宝石激光器钛宝石的吸收峰值功率位于500nm附近，这类激光器通常采用倍频掺钕固体激光器（532nm）进行泵浦。飞秒钛宝石激光器几种比较重要的固体激光器可调谐紫翠金绿宝石激光器*Ho激光器Tm激光器气体激光器

7、线宽较小，单色性较好光束质量较好频率稳定性较好输出功率和气体室长度关系密切He-Ne激光器He-Ne激光器谐振腔He-Ne激光器输出波长：0.6328μm1.15μm3.39μmHe-Ne激光器放电电流、气压和输出功率的关系He-Ne激光器在可见波段有输出输出功率一般仅为几个毫瓦或数十个毫瓦线宽基本是多普勒加宽线宽非常窄，约1.5GHz当激光器腔长为10~15cm时，仅含2个模式CO2激光器输出为10.6μm的远红外激光输出功率很大转换效率较高需要散热系统可连续工作或脉冲工作放电管比He-Ne激光器粗C