现代激光应用技术 知识 激光束的变换.pptVIP

3.8 激光束的变换 ;3.8.1 高斯光束通过薄透镜时的变换;3. 将透镜的变换应用到高斯光束上。如图3-19所示，有以下关系：;4. 由① 和②式可求得出射光束在镜面处的波阵面半径 和有效截面半径 。;(1) 短焦距：即;3.8.2 高斯光束的聚焦;3.8.3 高斯光束的准直;3.8.4 高斯光束的扩束;1. 造成线宽的原因;3. 造成激光器线宽的原因;4. 激光线宽与激光器输出功率成反比;第四章 激光器的基本技术;4.1 激光模式的选取 ;4.1 激光模式的选取 ;4.1.1 激光单纵模的选取 ;4.1.1 激光单纵模的选取 ;4.1.1 激光单纵模的选取 ;4.1.1 激光单纵模的选取 ;4.1.2 激光单横模的选取 ;4.1.2 激光单横模的选取 ;(4)分析衍射损耗时为了方便，经常引入一个所谓“菲涅尔数”的参量，它定义为 ;4.1.2 激光单横模的选取 ;;4.2 激光器的稳频;1. 腔长变化的影响;4.2.2 稳频方法概述;一、兰姆凹陷稳频 1. 基本原理 兰姆凹陷稳频法是以增益曲线中心频率n0作为参考标准频率，通过电子伺服系统驱动压电陶瓷环来控制激光器腔长的， 它可使频率稳定于n0处，其稳频装如图;激光管采用热膨胀系数很小的石英做成外腔式结构，谐振腔的两个反射镜安置在殷钢架上，其中一个贴在压电陶瓷环上。 陶瓷环的长度约为几厘米，环的内外表面接有两个电极，加有频率为f 的调制电压，当外表面为正电压, 内表面为负电压时陶瓷环伸长, 反之则缩短。 改变陶瓷环上的电压即可调整谐振腔的长度，以补偿外界因素所造成的腔长变化。 光电接收器一般采用硅光电三极管，它能将光信号转变成相应的电信号。; 2. 兰姆凹陷稳频的实质 谱线的中心频率v0作为参考标准，当激光振荡频率偏离v0时，即输出一误差信息 通过伺服系统鉴别出频率偏离的大小和方向，输出一直流电压调节压电陶瓷的伸缩来控制腔长 把激光振荡频率自动地锁定在兰姆凹陷中心处;3. 应用兰姆凹陷稳频时应注意的问题; 二、饱和吸收稳频(反兰姆凹陷稳频) 兰姆凹陷稳频是以增益曲线中心频率v0作为参考标准频率，v0易受放电条件的影响而变化，频率复现性差 提高稳频精度?提高兰姆凹陷锐度，但是激光管不能在过低的气压下工作，频率稳定性的进一步改善受到限制 解决途径：饱和吸收稳频;反兰姆凹陷稳频优点 通常利用分子的基态与振转能级间的饱和吸收进行稳频，吸收较强，可在低气压下工作，碰撞线宽小；分子振转能级寿命长，自然线宽小——可得尖锐的反兰姆凹陷 利用自基态的吸收跃迁，频率复现性好;4.3 Q 调制;4.3.1 Q调制激光器的工作原理;*;二、谐振腔的品质因数Q;三、调Q的基本原理 ;当反转粒子数积累到最大时，再突然把阈值调到很低，此时，积累在上能级的大量粒子便雪崩式的跃迁到低能级，于是在极短的时间内将能量释放出来，就获得峰值功率极高的巨脉冲激光输出。;调Q 过程;4.3.2 Q调制方法;1. 电光调Q 电光效应：晶体在外加电场作用下，折射率发生变化，是通过晶体的不同偏振光之间产生相位差，从而改变光的偏振状态的现象 电光调Q利用了波克尔效应实现Q突变 常用的电光晶体有KDP(KH2PO4)、KD*P(KD2PO4)、LiNbO3、BSO(Bi12SiO20);电光晶体调Q;2. 声光偏转;利用声光介质中超声场产生衍射使损耗增加，不能形成激光振荡 当粒子反转数积累达到饱和时，突然撤掉超声场，激光振荡迅速建立，获得巨脉冲输出;将具有饱和吸收性能的染料(溶液或固态片)置于谐振腔内 开始泵浦?腔内荧光弱?吸收系数大?Q值低?不能形成激光 继续泵浦?腔内荧光变强?吸收系数变小?荧光达到一定值时，吸收系数饱和?燃料被漂白? Q值突增，形成激光脉冲;选择染料要顾及几个方面 ： 染料吸收峰波长与激光波长基本吻合； 染料应有适当的饱和光强以便得到合适的开关速度； 染料应有一定的稳定性和保存期，以利于实用。 ;4.4 激光锁模技术;4.4.1 锁模原理;4.4.2 主动锁模;4.4.2 主动锁模;第五章 典型激光器介绍;5.1 固体激光器;5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质;红宝石是在三氧化二铝(A12O3)中掺入少量的氧化铬(Cr2O3)生长成的晶体。它的吸收光谱特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，如图5-2所示。它属于三能级系统，相应于图5-3的简化能级模型 。激发态、激光上下能级。两条荧光谱线，R1，R2。R1R2，红宝石激光器产生激光谱线均为R1线（694.3nm）。;5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质;5.1.2 固体激光器的泵浦系统;5.2 气体激光器;图(5-10) 与激光跃迁有关的Ne原子的部分能级图;2. He-Ne激光器的输出特性 ;1.