激光放大特性ppt课件.ppt

《激光放大特性ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、激光放大特性内容提要光学放大器的一般知识激光放大器的分类按照激励强弱的不同，工作物质的三种状态光纤放大器的一些知识7.1概述一、放大技术的目的：不改变激光的状态，增加激光输出的能量或功率。二、激光放大技术：1、定义：利用光的受激辐射进行光的能量(功率)放大的器件。2、放大器的结构：①振荡级：根据实际应用的要求，选择不同的激光器。因此使激光器（振荡级）输出的激光特性满足应用的要求。由振荡级输出的光作为放大器的光信号。根据振荡级输出激光的脉冲宽度不同可分为三种放大器。a.长脉冲激光放大器：一般振荡级激光器输出的是连续的或一般脉冲激

2、光器。脉宽：τ>T1其中T1是放大介质激发态的粒子由于辐射跃迁的纵向弛豫时间。弛豫时间：激发态的粒子所在的能级有一定的寿命，因此产生辐射跃迁有一定的滞后时间。固体：T1～10-3s主要由上能级的总寿命来决定。因此上能级的粒子数消耗掉以后来得及由泵浦得以补充。这时腔内的光子数密度和工作物质的反转粒子数可以认为不随时间变化——稳态过程。b.脉冲放大器：一般振荡级为调Q激光器～10-8sT2<τ

3、脉宽较小，在脉冲信号放大期间，工作物质的反转粒子数和光子密度是随时间变化的。——非稳态过程c.超短脉冲放大器：脉冲窄，是锁模激光器，输出的脉冲10-11～10-15s。光信号和放大介质的相干作用是一种相干的放大作用。情况比较复杂，需要采用半经典理论进行讨论。②放大级：放大级的作用是使从振荡级输出的光信号的能量（或功率）得到放大。条件：a.振荡级和放大级的介质能级匹配。b.放大介质处于粒子的反转状态。3、放大器的类型：a.行波放大器：光信号只经过工作物质一次，一般放大器不加谐振腔，只有工作物质。b.多程放大器：光信号在工作物质中

4、多次往返通过。C.再生式放大器：用一光束质量好的微弱信号注入到激光器中，它作为一个“种籽”控制激光振荡产生，并得到放大。1.对矩形脉冲的放大强信号的情况下，脉冲前沿的增益与x是指数关系，脉冲后沿的增益减少。即脉冲不同处的增益不同。放大的光强不同，脉冲波形畸变，脉宽变化2.对其他脉冲波形的放大一般情况下激光器输出的激光波形不是矩形。根据激光器的不同，输出的可能是洛仑兹型或高斯型，指数型脉冲。求解的办法和矩形情况相同但要复杂的多。但理论和试验结果证明激光脉冲通过放大器以后，主要是输入波形的脉冲前沿影响输出的波形。①入射脉冲为高斯型

5、的函数高斯型的函数exp（-t2/τ2）前沿比指数增加快（波形陡），则经过放大以后脉冲得到压缩。因为放大得到增益最大是指数关系，增长速度比脉冲前后沿变化快。②入射脉冲为指数型脉冲前沿成指数变化，前沿一般放大的多，因此输出波形峰值位置随L发生变化（L↑峰值前移）脉冲波形不变。—前沿放大几乎是指数变化。③入射脉冲为洛仑兹型脉冲前沿上升速度比指数慢，脉冲前沿放大的速率成指数比入射信号的前沿陡。输出的波形脉宽加宽。从上面的讨论可以看出：要获得高功率窄脉宽的激光脉冲，在信号进入放大介质之前，先进行整形。—采用削波技术，切去脉冲上升慢的部

6、分。③入射脉冲为洛仑兹型脉冲前沿上升速度比指数慢，脉冲前沿放大的速率成指数比入射信号的前沿陡。输出的波形脉宽加宽。4.3放大器的设计考虑一、消除放大介质端面反馈。放大介质的作用是通过受激辐射作用，使入射信号的能量，功率得到放大，同时保证入射信号的特性不变。1.对放大器的要求：稳定性好，包括两方面：①激光放大器只有当外界信号入射时，才能产生受激辐射作用，从而使入射信号得到放大。对于行波放大器有两个互相平行且和轴线垂直的两个平面。当被泵浦的放大介质产生粒子数反转时，有自发辐射存在,在传播过程中由于受激辐射而放大。在L较长时，形成输

7、出光—超辐射。同时自发辐射的光有可能在工作物质的两个端面形成振荡。（端面反馈系数为4%）—自激振荡。超辐射和自激振荡的结果消耗上能级的粒子数△n，使增益下降，造成输出功率下降。②入射的光信号经过放大器放大以后，由于放大器端面的反射，一部分重新返回放大介质，产生自激振荡。其结果可能损坏放大介质（振荡级被损坏）。同时使放大后的脉冲波形畸变—加宽输出的波形，降低输出能量.因此影响放大器稳定的主要因素是放大介质的两个端面反馈。判定放大器稳定：当没有外界的入射信号时，泵浦放大器的工作物质看是否有光输出。无光输出—是稳定的。2.采取的措施

8、：为了消除端反馈：①端面镀增透膜，可使端面反射率降到1%以下，在小器件中用。但增透膜易潮解，当功率太高时，膜层吸收激光易损坏.②端面磨成布儒斯特角（与入射光成570）—偏振光tgθ＝n2/n1缺点：光束的象散现象严重影响光束的方向性。光束折射以后偏离棒轴大，占据空间大，调整困