《调Q脉冲YAG激光器》PPT课件

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1、调Q脉冲YAG激光器任煜轩天文与应用物理系Email:yxren@ustc.edu.cn中国科学技术大学物理实验中心2006年下半年实验技术讲座------电光调Q激光原理怎样实现粒子数反转？常见的有三能级系统和四能级系统Dec.8,2006Nd3+的有关能级Nd3+的有关能级E1E2E3E40.81μm0.75μm1.064μm4I9/24I11/24F3/24F7/24F5/2怎样获得稳定的激光输出？Dec.8,2006光学谐振腔工作物质pump连续的激光输出怎样得到脉冲输出？Dec.8,2006工作物质pump绿光红外光怎样获得窄脉冲输出？Dec.8

2、,2006电光效应介质中由于外加电场引起折射率变化的现象n0是E趋于零时的折射率，aE是一次项，由该项引起的折射率变化称为线性电光效应或Pockels效应由二次项引起的折射率变化称为二次电光效应或Kerr效应Dec.8,2006引入逆介电张量Bij，折射率椭球可表示成Bijxixj=1线性电光效应可表示成逆介电张量写成单下标形式ΔBi=γijEjDec.8,2006X-axisY-axisZ(C)-axisKD*P晶体结构Z轴：四次旋转倒反轴X,Y轴：二次旋转轴四方晶系，点群，线性电光系数？Dec.8,2006纵向运用晶体时，电场可表示为Dec.8,200

3、6晶体上没有电场作用时，折射率椭球方程其中加纵向电场后Dec.8,2006新折射率椭球方程采用如下的坐标变换，将折射率椭球主轴化经计算可得，当α=±45º时，折射率椭球中的交叉项消除。Dec.8,2006相应的三个主折射率为no和ne分别为未加电压时晶体对寻常光和非寻常光的折射率，γ63为晶体的电光系数。晶体对于垂直偏振光在x’和y’上的两个投影分量的折射率不一样，因而两分量穿过晶体后的相位差不再为零。Dec.8,2006相位差为取Φ=π/2，得到电压值这相当于光波行进λ/4距离后应有的相位变化，上式所决定的电压称为λ/4电压。Dec.8,2006若在KD

4、*P晶体上沿z轴方向加上λ/4电压，则垂直偏振光一次经过晶体后其偏振方向旋转45°，两次经过晶体，偏振方向旋转90°。此时光束不能通过偏振片，相当于Q开关闭合，激光器的输出光强为零。工作物质pump调Q开关Dec.8,2006λ/4电压为多少？文献[1]给出的0.55mKD*Pλ/2电压~3.85kV;(ref)文献[3]给出的1.06mKD*Pλ/4电压为约3.4kV；文献[4]中给的KD*P的λ/4电压，λ=1.06m时在5~6kV之间；文献[5]给出的1.06mKD*Pλ/4电压在3~4kV。测量表明，我们使用的激光器四分之一波电压在4.2~

5、4.8kV。（见数据部分）Dec.8,2006DELAY=？若在泵浦源有脉冲输出的适当时间，在调Q晶体上加上退高压触发信号，使得电光开关在较短的时间内打开，则可以获得高功率密度的窄脉冲。Dec.8,2006实验装置工作物质pump电光开关工作物质pumpEnergyMeterDec.8,2006四分之一波电压的测量从图中可以看出λ/4电压可能在4.6kV附近；从数量级上看，与文献中给的结果符合的较好Pump1:~0.75kVPump2:0kVDelay:2.06(a.u.)Dec.8,2006退高压最佳延迟的测量Pump1:~0.75kVPump2:0kV

6、Q-voltage:3.29kVDec.8,20061.90~2.20(a.u.)间加密测点的结果Pump1:~0.75kVPump2:0kVQ-voltage:3.4kVDec.8,2006高输出激光的获得Pump1:~0.75kVQvoltage:4.00kVDelay:2.06Dec.8,2006怎样提高单脉冲的输出能量（1）调Q高压接近四分之一波电压（2）取最佳延迟（3）加二级放大，并适当的调节本振级和放大级的泵浦电压。为什么不是等于四分之一波电压？Dec.8,2006新开实验所要传达的几层意思（1）认识、了解、并学会调节激光器（2）多个物理量对感

7、兴趣的物理量都有影响时，要设法控制他们的影响，使得每次只有一个因素起主导作用，研究单个变量对因变量的影响。（3）研究两个量之间的变化关系时，先均匀取点，若自变量在某个值附近因变量出现异常，则需在此自变量附近加密测量点。Dec.8,2006参考文献[1]李家泽等，光电子学基础，北京理工大学出版社[2]倍频Nd3+:YAG脉冲激光器技术说明[3]黄植文等，激光实验，北京大学出版社[4]W.克希耐尔著，孙文等译，固体激光工程，科学出版社[5]蓝信钜，激光技术，科学出版社Dec.8,2006谢谢！Dec.8,2006