复件 多级放大脉冲固体激光器实验.pptVIP

固体激光实验室 目录 3 1 3 2 3 4 3 3 研究多级放大高功率脉冲激光器的目的、意义 和研究内容 行波放大器的类型及光放大理论 高能量多级放大脉冲激光器实验系统介绍 实验结果及分析 目的 1、知识面：理解激光放大、自激等基本原理； 2、操作面：学会激光放大实验装置的调试； 3、核心点：掌握相关技术参数（发散角、放大倍数、最佳延时）的测试方法。 意义 许多激光应用要求激光具有很高能量(或功率)，但欲获得高能量激光，仅靠激光振荡器来获取一般很困难，单纯提高激光器输出能量(功率)和其他指标(如光束发散角、单色性、脉冲宽度等)要求相互矛盾。 利用调Q技术或锁模技术，可获得极高峰值功率，但是这种高峰值功率激光器实际上所输出能量不大。因此为了获得性能优良的高能量激光，应用激光放大技术是一种最佳方法。 研究内容 本实验对高能量二级放大脉冲激光器进行实验与研究： 1.构建一套高功率多级放大固体脉冲激光器统。 2.在平凹腔条件下，对高功率多级放大固体脉冲 激光器的输出特性进行研究。 3.观察自激现象的产生，调整级间延时对激光输 出特性的影响。 放大的分类 单程行波放大器 这是一种发展和用途较广泛的激光放大方法。下图为典型的最简单一 级行波放大器 它是有激光振荡器(本振级)和激光放大器（放大级）组成。激光放大器与振荡器相比，在结构上是简单的，它由泵浦系统和工作物质组成。激光振荡器与放大器串联，振荡器腔内的光波是驻波，输出腔外的激光是行波。由于行波通过放大器的工作物质时，受到光放大作用，即受激辐射光放大，故称此种形式的放大器为行波放大器。放大级工作物质在光泵浦作用下，具有足够的反转粒子数，本振级产生的激光脉冲通过它时，由于入射光频率与放大介质的增益谱线相重合，故激发态上的粒子在外信号的作用下产生强烈的受激辐射。这种辐射叠加到外来光信号上得到放大，使放大级输出具有较高能量增益的激光脉冲。 行波放大器的优点 1、由于激光束一次通过放大介质，因此介质的破坏阈值可以大大提高，在相同的破坏阈值下，放大器的工作介质不易被破坏。 2、当需要大能量的激光时，可根据需要采用多级行波放大。放大器主机扩大其激光束的孔径，而每级的工作物质长度可以缩短，这样有利于防止超辐射和自聚焦的破坏。 3、振荡器—放大器部分可由振荡器决定其脉冲宽度、谱线宽度和光束发散角等；而由放大器决定其脉冲的能量和功率。所以二者结合起来，既可以得到较优良的激光特性，又能够大大提高其输出激光的亮度 光放大原理介绍 图2.1 实验原理示意图 当一束频率为ν，光强为 I。(ν)的光，在与其想匹配的能级间实现粒子数反转分布的介质中传播距离l后，其光强的变化可用下式表示 I(ν) = I。(ν)exp[G(ν)] （2.1） 其中G(ν)称为该介质的增益系数，通常把I(ν)与I。(ν)的比值β β=I(ν)/I。(ν)=exp[G(ν)] （2.2） β称为光通过该介质的放大率。 光放大原理介绍 光放大原理介绍 上式可以改写为 G(ν)=ln [(ν)/ I。(ν) ]/l （ 2.3） 显然，G(ν)的物理意义是 光在激活介质中传播单位长度的距离后光强增加的百分数。 然而，在实际问题中还必须考虑放大介质的吸收、散射等因素所造成的损耗，所以还必须加上损耗因子α，则（2.1）式可以写为 I(ν)= I。(ν) exp[G(ν)–α ] （2.4） 式中α称为损耗系数。 光放大原理介绍 于是可以得到 G(ν)=ln[(ν)/ I。(ν) ]/l + α （2.5） 当入射光的频率与放大介质谱线中心频率重合且入射光强很弱时 ，增益系数还可以表示为 G(ν)=G。/ [l + I(ν)/Is] （2.6） 其中 G。为入射光强I(ν) ? Is时的增益系数，称为小信号增益系数。可见增益系数G(ν)与入射光强I(ν)和Is有关。当入射光强增大到I(ν)=Is时，增益系数降至为小信号增益系数的一半，定义Is为增益饱和参量。不难看出，当入射光强增大到与Is可以相比较时，增益系数将随着信号光强的增大而减小。放大器出现饱和。但是，这并不意味着放大器的输出减