第二章 固體激光器

第二章固體激光器鄭義E-mail:yizheng@Tel:51685217Mobile13366993100北京交通大學(xué)激光研究所，2008目錄§2.1激光器的基本結(jié)構(gòu)§2.2激光工作物質(zhì)(固體材料)§2.3泵浦光源§2.4泵浦腔和光耦合器件§2.5激光器實(shí)例§2.1激光器的基本結(jié)構(gòu)早期固體激光器Nd:YAG激光器進(jìn)出水管Nd:YAG棒閃光燈QUANTARAYND:YAGLASERS工作物質(zhì)激勵(lì)源諧振腔一、激光器的基本組成激光器的組成：工作物質(zhì)+諧振腔+激勵(lì)源工作物質(zhì)是激光器的核心Ti:Al2O3光譜圖激勵(lì)源——泵浦的概念

泵浦就是由外界能量激勵(lì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)提供能量三能級結(jié)構(gòu)Cr:Al2O3

紅寶石吸收譜四能級結(jié)構(gòu)Nd:YAG能級結(jié)構(gòu)諧振腔能量／功率反饋軸向選模小結(jié)工作物質(zhì)是核心激勵(lì)源：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)諧振腔：正反饋+選模激光器的分類根據(jù)工作物質(zhì)的形態(tài)分類：固體激光器、液體激光器、氣體激光器、準(zhǔn)分子激光器、染料激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、自由電子激光器等根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式分類：連續(xù)激光器、脈沖激光器（電光調(diào)Q激光器、聲光調(diào)Q激光器等）、鎖模激光器等

激勵(lì)源諧振腔工作物質(zhì)工作物質(zhì)＋泵浦系統(tǒng)＋諧振腔CW1kWQ-CW2.5kWQ-CW8kWLD結(jié)構(gòu)LD激光的缺點(diǎn):光斑質(zhì)量差以激光筆放大擴(kuò)束為例演示半導(dǎo)體激光器（LD）的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：效率高（大于50%)、壽命長(連續(xù)1~2萬小時(shí)）、體積小、重量輕；尤其是可以直接電調(diào)制，適于作光纖通信光源缺點(diǎn)：光束質(zhì)量差。Mira-900DTi:Al2O3LaserMicra腔內(nèi)Mira-900D光路設(shè)計(jì)全固態(tài)激光器：以半導(dǎo)體激光器為泵浦源的固體激光器。OutputBeamLBODoublingCrystalDiodePumpFromProLiteDiodePumpFromProLteNd:YVO4GainMediumCoherentDPL532nm激光器全固態(tài)激光器的優(yōu)點(diǎn)：效率高（>30%）、（功率和頻率）穩(wěn)定性高、光束質(zhì)量好、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕等二、激光模式概念方形腔鏡的激光振幅和相位的分布情況圓形腔的激光振幅和相位的分布情況橫模方形鏡共焦腔的強(qiáng)度花樣圓形鏡共焦腔的強(qiáng)度花樣橫模縱模振幅A強(qiáng)度I諧振腔頻率方形穩(wěn)定球面腔的諧振頻率注：η為折射率；c為真空中的光速；m,n,q分別為x,y,z坐標(biāo)軸的下標(biāo)，正整數(shù)；L為諧振腔幾何長度；R1和R2分別為腔鏡的曲率半徑；g1和g2為球面鏡的幾何參數(shù)。補(bǔ)充有關(guān)一般球面鏡腔的諧振頻率的簡并性問題，詳見清華大學(xué)周炳琨等編《激光原理》，國防工業(yè)出版社，1980年第一版，P331圓形穩(wěn)定球面腔的諧振頻率