第三章-光束的控制概述.pptVIP

3.5 光束的偏转 电光偏转 折射率分布 A、B两条光线传输产生光程差 晶体内输出面上偏转角 折射定律 θr?1得 电光偏转 电光偏转器 双KDP楔形棱镜偏转器，两z轴方向相反，外加电场平行于z轴方向 可分辨的光斑数目 偏转角 其中 2.声光偏转 一级衍射光束的偏转与光栅的间距成反比。改变声频，夹角就发生变化。 3.机械偏转 用压电激励器控制反射镜或棱镜的偏转。 常用振镜（打标机）和多面镜（打印机、激光电视） 声光偏转角度比电光偏转器大。声频限制。 多面镜（打印机、激光电视） 激光振镜（打标机） 第三章 光束的控制 光束的控制，就是用信息信号对激光辐射进行作用。 分类： 根据调制的参量：振幅调制；频率调制；相位调制；光偏转 根据位置：腔内调制；腔外调制 3.1 改变激励电流的内调制 电灯泡等热发光器件，热变化慢，调制频率低 激光器的调制频率与能级寿命有关 Ar+激光4GHz；He-Ne激光1MHz；CO2激光几KHz；Nd:YAG激光几KHz 半导体激光和发光二极管调制频率取决于载流子寿命。电流越高，寿命越短，频率越高 微波+直流46GHz 脉冲编码 脉冲位置调制PPM 脉冲宽度调制PWM 3.2 改变激光谐振腔参量的内调制 原理：1.改变光学介质的折射率 电光；声光；磁光 2.改变谐振腔的Q值：调Q技术 3.使各纵模相干叠加：锁模技术 3.2.1 激光的腔内电光调制 电光效应：某些晶体在外加电场的作用下，折射率发生变化的一种现象 介质在平行于外加电场方向上产生一附加主轴，使入射光产生o光和e光两分量，其折射率不同，传输速度不同，形成光程差Δn·l，感生相移2π/λ · Δn·l, 正比于V2，克尔效应； 正比于V，普克尔效应 克尔Kerr效应 光轴：光沿这个方向传播时，折射率与偏振无关 晶体的双折射： (平面偏振)光束入射到晶体内，分解为:(a)寻常光(o光，平行于光轴)； (b)非常光(e光，垂直于光轴) 正晶体none ，负晶体none no≠ne →vo ≠ ve→产生光程差Δn·l →相移δ →偏振态改变 克尔效应：外加电场→ 附加主轴→ o光和e光产生光程差ΔL =Δn·l=JlV2/d2 J:克尔系数。硝基苯的克尔系数大。 普克尔Pokels效应 普克尔效应是线性电光效应: δ ∝V 横向普克尔效应E⊥ k 纵向普克尔效应E ∥k 普克尔电光效应 用折射率椭球可以描述各向异性晶体的光的传播特性 单轴晶体中 OP传输光，作一垂直于OP的面，截得一椭圆，其长短轴大小分别表示两个偏振向的折射率 对晶体加电压后，折射率椭球的形状、大小、方位均发生变化。 普克尔电光效应 KDP(KH2PO4)晶体外加电压 Z向加电压，E=Ez≠0,Ex=Ey=0 变换后 新的椭球在x-y平面内旋转45 °，电感应主轴x ′，y ′ 普克尔电光效应 z轴方向射到晶体上的光是x(或y) 线偏振光 未加电压时，晶体对各个方向振动沿z轴传输的光的折射率都相同（为no），因而光通过晶体后不改变偏振态 z轴方向加电压后，折射率椭球变形，感应主轴方向x′和y′方向转了45°，且感应主折射率变为nx′和ny′，x（或y）偏振光就分解为x′和y′方向二个偏振分量，射出晶体时两者就有位相差 （3.2.3）式。偏振方向发生改变。横向加电压类似 激光的腔内电光调制 具有一定位相差的互相垂直的两个线偏振光，合成后偏振态取决于δ。一般为椭圆偏振光。δ=π/2时，变为圆偏振光。δ=π时，仍是线偏振光，但偏振方向旋转了90°。所加的电压称为半波电压，用Vπ或Vλ/2 表示 激光腔内放置普克耳盒，外加电压使偏振发生偏转，调制光通过布氏窗反射出去 3.2.2 Q调制 调Q原理 Q值定义：P34 泵浦时：Q值很低，振荡阈值很高，粒子数反转，但没有激光振荡输出 粒子数反转达到峰值，Q值突然增加，振荡阈值急降，振荡场迅速增长，输出巨脉冲(ns)。 脉冲泵浦下的调Q过程 Q调制 Q开关：快门 实现Q开关作用两个重要条件 泵浦速率快于上能级的自发跃迁速率 Q开关动作快。10ns 调Q技术 电光调Q：克尔效应，普克尔效应 染料调Q 可饱和吸收 声光调Q 转镜调Q 电光Q调制 电光Q开关：克尔盒或普克尔盒加电场 晶体上加电压，偏振片产生的线偏振光入射，后变成圆偏振，经反射镜后再经过晶体，再旋转成为线偏振，但偏振方向差90 °，不能通过偏振片，这时是低Q状态，高阈值，激光不能振荡。电压为0时，高Q低损低阈值 3.2.2 锁模 多纵模运转时，各纵模振幅和相位相差很大 锁模(锁相)：锁定各纵模相位。可获得一系列脉冲输出(ps,fs)。 超短脉冲可研究基本物理问题 1. 锁模原理 假设(2N+1)个纵模，振幅E0相同