激光的基本技術(shù)

1、第四章第四章 激光的基本技術(shù)激光的基本技術(shù)4.6 激光調(diào)激光調(diào)Q技術(shù)技術(shù)1.一般脈沖激光器輸出的脈沖激光都不是單一的光滑脈沖，而是如圖所示的一群寬度只有幾微秒量級、間隔是幾微秒到幾十微秒、強度隨機不等的小尖蜂脈沖序列，有時稱為尖峰序列。增強激勵能否改善脈沖性能?2.調(diào)Q技術(shù)可以產(chǎn)生脈寬為(10-710-9)秒量級、峰值功率高達千兆瓦的巨脈沖 ;鎖模技術(shù)則可產(chǎn)生出(10-12l0-13)秒量級的超短光脈沖，若進一步采用脈沖壓縮技術(shù)，可將脈寬減小到10-15秒量級，峰值功率達到T瓦量級。 第四章第四章 激光的基本技術(shù)激光的基本技術(shù)4.6 激光調(diào)激光調(diào)Q技術(shù)技術(shù)4.6.1 4.6.1 激光諧振腔的品

2、質(zhì)因數(shù)激光諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q 1. 每振蕩周期損耗的能量諧振腔內(nèi)儲存的能量2Q4. 體積為V的腔內(nèi)存儲的能量為： 0)( VhtNW 5. 每振蕩周期損耗的能量為： caVhtNWPc總)(06. 品質(zhì)因子與諧振腔的單程總損耗的關(guān)系為 總aPWQ222. 光強I I0 0在諧振腔傳播z z距離后會減弱為 00exp()expa cIIa zIt總總3. 上式可以改寫為光子數(shù)密度的形式 00( )expexpca ctN tNtN總chtNtI0)()(第四章第四章 激光的基本技術(shù)激光的基本技術(shù)4.6 激光調(diào)激光調(diào)Q技術(shù)技術(shù)4.6.2 4.6.2 調(diào)調(diào)Q原理原理1.調(diào)Q技術(shù)的概念是在1961年提

3、出來的，1962年就制成了第一臺調(diào)Q激光器 2. 回顧一下激光器的工作過程: 產(chǎn)生激光的過程中閾值并不改變3. 調(diào)Q技術(shù)的基本思想: 當(dāng)激光上能級積累的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不多時，人為地控制激光器閾值，使其很高，抑制激光振蕩的產(chǎn)生。在這種情況下，由于光束的激勵，激光上能級將不斷地積累粒子數(shù)。當(dāng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)達到最大數(shù)量時，突然降低激光器的閾值 4. 調(diào)Q方法: 控制不同類型的損耗，就形成了不同的調(diào)Q技術(shù) 總aPWQ22radstaaaaaa總控制反射損耗 -電光調(diào)Q技術(shù)控制吸收損耗 -可飽和吸收染料調(diào)Q技術(shù) 控制衍射損耗 -聲光調(diào)Q技術(shù) 第四章第四章 激光的基本技術(shù)激光的基本技術(shù)4.6 激光調(diào)激光調(diào)Q技術(shù)技

4、術(shù)1.電光調(diào)Q裝置如圖4-27，激光腔中插入起偏振片及作為Q開關(guān)的KD*P晶體。圖4-27 電光調(diào)Q裝置示意圖4.6.3 4.6.3 電光電光調(diào)調(diào)Q2. 原理:晶體在z軸方向加電壓后,產(chǎn)生感應(yīng)雙折射,進入晶體的x方向振動的線偏振光分解為x和y振動的二線偏振光。2xyVEE與相位相差往返一次兩者相位相差加有半波電壓時,損耗非常大,Q值很低;去掉半波電壓時,損耗小,Q值很大.第四章第四章 激光的基本技術(shù)激光的基本技術(shù)4.6 激光調(diào)激光調(diào)Q技術(shù)技術(shù)4.6.4 4.6.4 聲光聲光調(diào)調(diào)Q圖4-28 聲光調(diào)Q裝置示意圖1.圖4-28是一個聲光調(diào)Q的YAG激光器的示意圖。腔內(nèi)插入的聲光調(diào)Q器件由聲光互作用介質(zhì)(如熔融石英)和鍵合于其上的換能器所構(gòu)成的。 2. 原理: 當(dāng)光通過介質(zhì)中的超聲場時,由于衍射造成光的偏折,偏離腔軸,此時損耗大,Q值小. 一定時間后,撤去超聲場,光束不發(fā)生偏折,Q值升高.第四章第四章 激光的基本技術(shù)激光的基本技術(shù)4.6 激光調(diào)激光調(diào)Q技術(shù)技術(shù)4.6.5 4.6.5 染料調(diào)染料調(diào)Q 1. 圖4-29就是染料調(diào)Q激光器的示意圖。它是在一個固體激光器的腔內(nèi)插入一個染料盒構(gòu)成的。 圖(4-29) 染料調(diào)Q裝置示意圖2. 染料盒內(nèi)裝有可飽和染料，這種染料對該激光器發(fā)出的光有強烈吸收作用，而且隨入射光的增強吸收系數(shù)減小。其吸收系數(shù)可以由下式表示： 0