ch02第二章 调Q技术.ppt

光电子技术精品课程 二、声光Q开关的结构 相同：声光Q开关的结构和声光调制器完全相同。换能器、声光介质、吸收器三个部分组成，且材料、尺寸相同 不同点：声光调制器：有驻波和行波两种结构。 声光Q开关：只有行波结构。 三、声光Q开关的应用 由于声光Q开关需要的调制电压很低，一般小于200V，声光Q开关最大优点是用于高重复频率的Q开关激光器。在连续激光器中加入声光Q开关，可以得到高重复频率的调Q脉冲。 1. 重复频率的选择 2. 提高 之比 3. 提高衍射效率 4. 特点：优点：声光Q开关是快开关，可以获得1000次/秒以上的高重复率的激光脉冲，而且脉冲的重复性很好。缺点：只用于低增益的连续激光器，对于高增益的激光器，开关能力差，容易“关不死门”。脉宽比较宽，开关速度比电光Q开关慢。 光电子技术精品课程 光电子技术 精品课程 电子科学与技术 精密仪器与光电子工程学院 第二章 调Q(Q开关)技术 调Q(Q开关)技术 两个基本问题： 一、调Q技术的基本概念和基本理论 二、实现调Q技术的方法： 1. 电光调Q ； 2. 声光调Q ； 3. 染料调Q ； 4. 色心晶体调Q； 5. 转镜调Q 。 2.1 概述 一、调Q技术的目的： 压缩脉冲宽度，提高峰值功率。 二、一般固体脉冲激光器的输出特性 1. 输出的脉冲是系列尖峰振荡 激光器在阈值附近工作。 2. 脉宽比较宽，输出功率低 三、调Q原理 1. 定义：Q值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标----品质因数。Q值--定义为在激光谐振腔内，储存的总能量与腔内单位时间损耗的能量之比。 式中W---腔内储存的总能量， dW/dt--光子能量的损耗速率，即单位时间内损耗的能量。 ---激光的中心频率。 2．调节Q值的途径 一般采取改变腔内损耗的办法来调节腔内的Q值。 3．调Q技术的过程 (1)能量贮存过程 a.激活介质贮能 当光泵的能量被激光介质吸收后，使激活离子贮存在激活介质的高能态上（该能级有一定的寿命）。不产生激光辐射－从而使反转粒子数达到最大值。实现这一过程，满足的条件： 达到最大值，增益达到最大，而 很大，使阈值高，满足 ，激光不振荡，Q低。 b.激活介质－谐振腔组合贮能 　　　先是使反转粒子数达到最大值 ,但满足 然后使 ～产生激光－又以光子的形式贮存在腔内。 2. 调Q理论 调Q的过程：氙灯的能量转成工作物质的能量，两个阶段 (1)即低能态的粒子被激发到高能态，产生最大 ；(2)产生受激辐射。 (1) 积累 ,达到最大值（不让出激光）经过一段延迟时间－ －从氙灯点燃到Q开关打开积累 的时间 此阶段不应存在受激辐射过程。 速率方程： (2)激光脉冲形成与输出（瞬态过程） 受激辐射迅速，时间短，因此忽略泵浦和自发辐射。Q开关方程： 此阶段主要是产生光子。要使光子增长的快 0, 而且 大好。 从光子的速率方程可以看出，在激光形成阶段，光子的损耗下降的快慢对激光形成是有影响的，δ下降的快，有利于激光的形成。 二、阶跃式Q突变的近似解 阶跃式Q突变，即Q值从第一阶段的最小值突然变到第二阶段的最大值不需要时间，或者说需要的时间很短，可以忽略。 1. 激光脉冲的峰值功率和脉冲能量 要找到脉冲的峰值功率，只要知道输出的最大光子数即可，利用速率方程组可得到： 其中， ～工作物质的体积， ～单位时间光子的透过率。 2．时间特性 　 调Q激光器输出的脉冲从时间上分为三阶段：脉冲建立时间 、脉冲前沿时间和脉冲后沿时间 。 脉冲宽度可表示为 上面积分，由于含有对数项，不易直接 求得解析解，只能用数值积分法求得的数值解。 3．参量 的影响 越大，则峰值功率、输出的能量越大、脉冲宽度越窄，说明调Q的效果越好。 三、Q开关激光器的特点 1. 通过改变改变Q