激光技术基础..资料讲解.ppt

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1、激光技术基础..倍频条件极化强度与入射光强和非线性极化系数有关，但是否只要入射光足够强，使用非线性极化系数尽量大的晶体，就一定能获得好的倍频效果呢？不是的。这里还有一个重要因素——相位匹配，它起着举足轻重的作用。只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时，则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。nω和n2ω分别为晶体对基频光和倍频光的折射率。也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的倍频效果称作相位匹配条件。倍频装置分为腔内倍频（腔内加一块

2、起偏器，使只有与倍频晶体所需的电矢量E的振动方向一致的偏振方向的光才能形成振荡，以提高倍频效果）腔外倍频（结构形式较为简单，但效率低于腔内式）使用倍频技术，可以得到大约200nm的短波激光。Nd:YAG泵浦染料激光器倍频曲线。倍频实例共振内腔倍频的473nm蓝光激光器红外光直接倍频激光调制与调Q激光器激光调制方法激光调Q激光调制把欲传输的信息加载于激光辐射的过程称为激光调制。把完成这个过程的装置成为激光调制器，激光在此起“携带”低频信号的作用。具体的调制方式可分为：内调制和外调制。内调制指加载调制信号在激

3、光振荡过程中，最简单的办法是通过控制激光器的电源来调制输出的激光强度，还有就是在激光腔内放置调制元件，用信号控制调制元件物理特性的变化，以改变谐振腔的参数，从而改变激光的输出特性。外调制是在加载调制信号在激光形成以后进行。具体方法是在激光谐振腔外的光路上放置调制器。调制方式机械调制通常用压电陶瓷的长度随所加电压的高低而伸缩的原理实现激光调制。普克尔电光调制利用电光晶体的线性电光效应对偏振的激光进行强度的调制。克尔电光调制利用晶体折射率变化与电场强度的平方成正比（克尔效应）的关系对激光进行强度调制。干涉调制

4、通过周期移动干涉仪的一个反射镜，使之在干涉仪中产生有规律的周期变化，从而获得周期变化的干涉来实现调制。还有：声光调制、磁光调制和电源直接调制等方式。激光调Q为了提高激光输出功率和能量，通过Q开关技术压缩激光脉冲的时间宽度，可以极大地提高激光功率。Q开关技术也叫激光调Q技术，就是通过改变激光器的Q值，即改变激光腔中的损耗值，Q值小，腔内损耗大，激光振荡不能建立，亚稳态粒子数不断积累，建立很高的粒子数反转，Q值大，腔内损耗小，激光振荡迅速建立，激光能量雪崩式地增加，到达很高的峰值功率。一般调Q激光器的脉宽在纳

5、秒量级，峰值功率在兆瓦量级以上。把这种光脉冲叫巨脉冲。激光腔的Q值a为腔的单程损耗，n为介质折射率，d为腔长。Q脉冲形成过程实现Q开关技术手段转镜式Q开关－－机械式电光Q开关磁光Q开关声光Q开关－－超声波在均匀介质中产生介质的折射率周期变化，使光束产生衍射，通过调整超声波频率实现调Q染料Q开关－－利用染料的可饱和吸收（吸收系数随光强的增加而减小）调Q需要腔内激光为偏振光，利用晶体的电光和磁光效应调Q激光模式所谓模，就是在腔内获得振荡的几种波长稍微不同的波型。横模----输出激光的光强沿腔的横向也有不同振动

6、模式的各种可能的稳定分布，这样的某一横向的光强分布模式就是“横模”（transversemode）。纵模----在光学谐振腔内某些频率的光形成稳定的驻波，因为这些稳定驻波的频率与腔的纵向长度有关，故这样的每一个振动模式称为一个“纵模”（longitudinalmode）。纵模，也叫轴模。在两反射镜间沿轴进行的光束，由于腔长L与光波波长的比是一个很大的数目，所以必然有数不清不同波长的光波，能符合加强反射的条件，2nL=kλ,即2nL=k1λ1=k2λ2=k3λ3=……ki（正整数）是纵模模数。例如：L=80

7、0nm,n=1,则k=1时,对应λ1=1600nm;k=2,λ2=800nm;k=3,λ3=533nmυ1=1.875×1014,υ2=3.75×1014,υ3=5.625×1014注意：△υ=c/2nL;υ32=υ21=1.875×10148001000600λ荧光光谱横模？横模易观察，但其产生的原因复杂：1、偏离轴向的光束的干涉，2、工作物质的色散，3、散射效应及腔内光束的衍射效应等，都对横模有影响。下面只对情况1做简单地分析。除了严格平行光轴的光束(名基模TEM00）以外，总有一些偏离光轴而走Z字形

8、的光束。虽然经多次反射也未偏出腔外，仍能符合2nLcosθ=kλ的条件；因而，在某一θ方向存在着加强干涉的波长。设z代表腔轴方向，垂直z的截面为xy平面。该截面内所产生的部分横模如图，标记TEMmn中的TEM代表电磁横波，m代表x方向的波节数，n代表y方向的波节数。横模模式除有特殊需要外，一般都选择基横模输出，因为基横模有以下特点：亮度高、发散角小、在激光光束的横截面上径向光强分布较均匀、横截面上各点的位相相同，空间相干性最好