第四章 激光基本技术.pptVIP

双 Q开关的特点 优点： （1）双 电光Q开关可以省去偏振器，适用于产生自然光的YAG、钕玻璃等。一块晶体相当于三个元件。 （2）输出的光是自然光，因此比输出线偏光的激光器效率高一倍。 缺点： （1）晶体的结构复杂，加工困难。保证双 以及晶体的方位也不容易。 （2）由于加 电压，因此实用起来有一定的困难。单 Q开关可以克服上述缺点。 2.影响衍射损耗的因素 ①与腔型和g参数有关，不同的腔型和g，衍射损耗不同。 ②同一种腔型，不同横模，衍射损耗不同。 模 最小，随着模序数增加， 越来越大。 ③同一种腔型，菲涅尔数 不同，衍射损耗不同。 3.基模体积 模体积表示某一模式在腔内所扩展的空间范围。一个模式体积的大小表示了对该模的振荡有贡献的反转粒子数的多少，因而输出功率大小。为了使选出的基模获得大的输出功率，必须考虑基模体积和哪些因素有关。 基模体积和腔型有关： ①增大腔镜的曲率半径，基模体积增大(R增大 大)。 ②当R一定时，L有最佳值，R=L时，模体积最大。 在选模中，不但选出单一基模，而且应尽可能使选择的腔型增大模体积－输出功率增大。 单块单 电光开关 分两个阶段讨论其工作原理： 粒子数积累阶段和脉冲形成阶段。 结论： 单 Q开关相当于带一个偏振器的Q开关。 单 Q开关的特点 优点：结构简单，加工容易，插入损耗小；加电压 比双 Q开关低一倍；适合各种工作物质。 缺点：输出的是线偏光，比 双 输出功率低；存在口径效应。 三）声光调Q--利用声光效应产生Q突变的技术 当声光介质中通过超声波时，由于超声光栅的作用，使光束衍射偏开腔外，激光器损耗大，Q值极低，不能形成激光振荡；在此情况下，工作物质在光泵浦激励下，激光上能级的粒子数不断积累，并实现粒子数反转，当反转粒子数达到最大时，突然撤去超声场，衍射效应突然消失，光路畅通，Q值猛增，迅速形成激光振荡，并由输出镜输出。 声光调Q激光器工作原理 声光调Q和声光调制器的区别 相同点： 声光调Q和声光调制器都是利用晶体的声光效应原理，以声光相互作用原理为基础。声光介质在超声波的作用下，折射率发生周期性的变化，使介质变成正弦相位光栅，当光通过这样的介质时，发生衍射。 （ 2） 声光调制器是利用连续变化调制信号控制加在换能器上的超声功率，使超声波受到振幅调制，使相位延迟周期性改变，使输出光强发生相应的周期性改变；声光Q开关在换能器上加一阶跃式的调制信号实现调Q。 （1） 声光调制器采用两种衍射方式，喇曼奈斯衍射和布拉格衍射；声光调Q考虑效率问题，只采用布拉格衍射。喇曼奈斯衍射产生多级衍射光，各级光的衍射效率比较低，不易实现调Q。（目前也有这种衍射的Q开关）。 不同点： 思考题 7）声光调Q和声光调制器的区别； 6）利用声光调Q激光器原理图，说明其工作原理； 5）调Q技术的基本思想，电光调Q的基本依据； 利用电光调Q激光器的原理图，说明其工作原理； 4）数字式偏转器原理图；阐述其工作原理； 3）声光调制器的组成及其功能；阐述其工作原理； 1）激光调制与无线电波调制异同点； 2）喇曼-乃斯衍射、布拉格衍射的特点及产生条件。 4.5、锁模技术 －超短脉冲技术 1、自由运转（非锁模）多模激光器的输出特性 纵模频率 每个纵模的电场表达式 总的输出 自由运转多模激光器的各个振荡模式的振幅和相位是 彼此独立的、随机的，则总的是各个模式光场的非相 干叠加 各纵模Eq, wq, jq不同，输出为多个纵模无规叠加的结果 2、锁模原理 多纵模相位锁定 锁模物理机制：采取措施使腔内各个纵模的初始相位 保持一致或各纵模间有确定的相位关系, 输出为等间 隔短脉冲序列。 举例: 三个纵模锁定后的光波叠加 n1 , n2 , n3 n2 = 2n1, n3 = 3n1 E1 = E2 = E3 = E0 , j1 = j2 = j3 = 0 n1 1/3n1 2/3n1 0 I(t) E(t) 0 极大值 极大值 极小值 极小值 讨论: 假设 2N+1个模振荡, 振幅相同 (E0) 相邻纵模间相位差 锁定时 3、锁模脉冲特性 (1) 锁模激光器的输出是间隔为T=2L/c的规则序列脉冲 （2）该序列脉冲中的每个脉冲宽度为 ， 即近似等于振荡线宽 的倒数。 在极限情况下， 式中 是激光器的净增益线宽。 （3）输出脉冲的峰值光强为单个模式光强的（2N+1）2 倍，它比自由运转多模激光器提高（2N+1）倍 一、主动式锁模 1、定义 在腔