激光调Q原理与技术.ppt

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1、调Q原理与技术§1调Q原理一、弛豫振荡现象普通脉冲激光器输出波形由一系列不规则的尖峰脉冲组成1、现象2、解释泵浦使激光器达到阈值，产生激光反转粒子数减少至低于阈值激光熄灭3、特点(2)加大泵浦能量，只是增加尖峰的个数，不能增加峰值功率(1)峰值功率不高，只在阈值附近4、原因激光器的阈值始终保持不变二、调Q基本概念泵浦时令腔损耗很大(Q很小),突然减小损耗(增大Q),使积蓄的反转粒子数在短时间内完成受激辐射,形成光脉冲tnnrtpmtetrntnetn0trtettp:光子数密度达到m的时刻,相应反转粒子数密度为nttr

2、:光子数密度升到m/2的时刻,相应反转粒子数密度为nrte:光子数密度降到m/2的时刻,相应反转粒子数密度为ne一、工作原理1、Q开关开启2、Q开关关闭激光介质激光转镜半反激光介质转镜半反§2转镜调Q激光器激光介质激光半反镜架棱镜磁头磁钢电源光泵电动机触发电路二、装置一、电光效应沿电光晶体的某一特定方向加直流电场后,在光轴方向上产生双折射现象，即入射线偏振光将分解为两个偏振方向正交的本征偏振光(1)纵向电光效应:电场方向与光传播方向一致(2)横向电光效应:电场方向与光传播方向垂直电光调Q激光器1、定义2、类型电光调Q装置示意图加电场后两个

3、正交的本征偏振光折射率之差4、相移入射线偏振光通过晶体后两本征模产生的相位差3、折射率差no:晶体o光主折射率:晶体有效电光系数E:直流电场强度L：晶体沿通光方向长度：真空中光波长5、半波电压使相移等于所须电压纵向电光效应横向电光效应H:晶体沿电场方向的长度6、电光晶体的作用若=45，则入、出射线偏振光方向互相垂直1、加:相当于半波片,使入射线偏振光的偏振方向绕任一本征偏振光的偏振方向转过2角(为入射线偏振光与该本征偏振光的夹角)2、加:相当于四分之一波片,使入射线偏振光变为椭圆偏振光若=45，则出射椭圆偏振光变为圆偏振光a)

4、电场沿x轴，光传播方向沿z轴(横)两本征偏振光方向分别沿x、y(2)铌酸锂(LN)b)电场沿y轴，光传播方向沿z轴(横)两本征偏振光方向分别沿x、y(1)磷酸氢钾(KDP)7、常用电光晶体工作模式电场与光传播方向都沿z轴(纵)两本征偏振光方向分别沿x、y二、电光调Q工作原理激光介质激光全反镜输出镜起偏镜检偏镜电光器件激光介质全反镜输出镜起偏镜检偏镜电光器件+-1、Q开关开启2、Q开关关闭三、电光调Q激光器装置1、带偏振器的KDP电光调Q激光器YAG激光全反镜输出镜偏振器KDP氙灯2、双45LN电光调Q激光器YAG激光全反镜输出镜LN氙灯

5、4545zyx当=/2时，所需电压称作四分之一波电压，记作V/4；电光晶体上施以电压V/4时，从偏振器出射的线偏振光经电光晶体后，沿x′和x′方向的偏振分量产生了/2位相延迟，经全反射镜反射后再次通过电光晶体后又将产生=/2延迟，合成后虽仍是线偏振光，但偏振方向垂直于偏振器的偏振方向，因此不能通过偏振器。这种情况下谐振腔的损耗很大，处于低Q值状态，激光器不能振荡，激光上能级不断积累粒子；如果在某一时刻，突然撤去电光晶体两端的电压，则谐振腔突变至低损耗、高Q值状态，于是形成巨脉冲激光。16电光Q开关原理电光Q开关原理及技术