激光原理(11)(第6章)

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1、Review第六章激光器的工作特性NJUPTReview激光器运转方式脉冲激光器Pulsedlaser:PL连续激光器ContinuousWaveLaser:CWL连续激光器准连续激光器（长脉冲激光器）NJUPT1.脉冲激光器(Pulsedlaser:PL)具有较大输出功率，适合于激光打标、切割、测距等常见脉冲激光器：光纤激光器、钇铝石榴石（YAG）激光器、红宝石激光器、钕玻璃激光器、氮分子激光器、准分子激光器等NJUPT2.连续激光器(ContinuousWaveLaser:CWL)适合于要求激光连续工作Revi

2、ew以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类3.准连续激光器(Quasi-continuous-wave:QCW)泵浦功率有很短时间间隔的关断以减小热影响。NJUPT思考：激光上能级粒子数n2随时间如何变化？例：粒子数密度为n的红宝石被矩形脉冲激励光照射，其激励几率：W130<00Wt()13W130tt0NJUPTReviewdn3n≈≈0,03dtdn3=nW−nS()++AS1133323131dtnnnn++=123nS=η()n

3、nW−0:<≤tt03321213NJUPT激光上能级粒子数n随时间的变化：20:<≤tt0η1Wn13−+()τη−1Wtnt()=[1−e2113]2−1τη+W213nt()2tt>:W=0013nt()20()tt−0−τntnte()=()22200tt0NJUPT1.脉冲激光器t<<τ02Wt()12W120t0TTt+t整个抽运期间，0Nt2()激光上能级粒子Nt()数随时间增长，20抽运结束瞬间达到最大值。0t0TTt+t0结论：各能级粒子数及腔内光子数处于剧烈变化中，系统处于非稳定态NJUPT2.

4、连续激光器与长脉冲激光器t>>τ02Wt()12W120tt当时间增大到0Nt()2τ<

5、holdReview光在无源腔内往返一周后的光强（不考虑增益）：−2δI10=Ieδ——Lossfactor光在有源腔内往返一周后的光强（不考虑损耗）：02Gl0I=IeG——Gaincoefficient10光在谐振腔内往返一周后的光强（考虑损耗与增益）：02(Gl−δ)I=Ie10NJUPT起振条件：0II≥2(Gl−≥δ)0100δG≥l阈值增益系数：δG=tl讨论：影响阈值增益系数的因素有哪些？NJUPT不同纵模的δ相同，故具有相同的Gt；不同横模的δ不同，故Gt不同（高阶横模δ较大，G也较大）t00ggG

6、0()()νν()ν01gG01tt00gt00gtνν00q−ν1νν00νqνν00qν+1νν00q+2ννν00q−101q−100q01q00q+101q+100q+2ν01q−1ν01qν01q+1思考：思考：图中有几个模式可以起振图中有几个模式可以起振？？NJUPTReview讨论：激光器稳定振荡时的特点？增益与损耗达到动态平衡，光强饱和，维持稳定振荡gIz()0gImαI00z0zNJUPT阈值反转粒子数密度PopulationinversionthresholdEEEE222nnnn22222nn

7、>21EEEE11nnnn111111∆=−nnn21∆=n?tNJUPT增益系数和反转粒子数间的关系：中心频率频率处：σ=σνν(,)2100δ激光器的阈值反转粒子数密度：∆=ntσl21P138讨论：影响阈值反转粒子数密度的因素有哪些？NJUPT阈值泵浦功率（能量）PumpPower（Energy）threshold一、连续或长脉冲()t02>>τCW激光器的阈值泵浦功率1.四能级系统E3n3n1≈0，Fasttransition∆=−≈nnnnE2122n2EnergyLaserRadiationE能级阈值粒

8、子数密度：E1n12FasttransitionδAbsorptionnn≈∆=2ttσlEn0210nNJUPTη=SSA()+1323230E3n3η2=ASA21()21+21η=ηηnητF1221tsEnn=222tnητ22tsE1n1阈值泵浦功率：hν∆nVhVνδPtPP==nητPt2tFsητητσlFsFs21En00nNJUPT2.三