激光器械与维护 其他调Q原理（色心晶体调Q、染料调Q、转镜调Q） 其它调Q的原理.pptVIP

光机电应用技术国家教学资源库 其他调Q原理（色心晶体调Q、染料调Q、转镜调Q） 课 程：激光器械与维护 主 讲 教 师：杨晟 教学目标 了解色心调Q、染料调Q、转镜调Q的原理。 教学内容 一、色心调Q的原理 二、染料调Q的原理 三、转镜调Q的原理 色心晶体调Q、染料调Q是一种被动调Q，转镜调Q是一种主动调Q，被动调Q是激光辐射自身启动的，具有设计简单的优点，缺点是外部控制精确度不高。转镜调Q由于不存在光损伤的问题，可用于能量较大的激光器中。 一、色心调Q的原理 Cr4+：YAG色心晶体是一种被动调Q开关，Cr4+：YAG晶体的透射特性随着能量密度的增大而变得透明。腔内光强很弱时，Q值很低，反转粒子数不断积累，当能量密度达到很高值时，Cr4+：YAG晶体会“饱和”，产生很高的透射率，Q值升高，从而建立起Q开关脉冲。色心调Q激光器适用于高重复频率准连续和脉冲激光，主要用于激光打深标、激光打孔、激光医学、激光测距等领域。 Cr4+：YAG色心晶体 一、色心调Q的原理 一种色心晶体Q开关如图，频率大于3K；可饱合吸收耗损值4.7；激光阈值7-13A；激光损伤阈值不超过300MW/cm2，如腔内功率密度过高将会造成器件损坏，应适当提高输出耦合度，增大输出镜的透过率，避免造成器件损坏。 色心晶体Q开关 二、染料调Q的原理 染料调Q是一种被动调Q，利用有机染料对光的吸收系数会随光强变化的特性来达到调Q的目的，在激光器谐振腔中插入一个染料盒，染料盒装有可饱合染料，这种染料对激光器发出的光有强烈吸收作用，而且随着入射光的增强，其吸收系数减小，当入射光增强到一定程度时，染料对激光变成透明，称之为漂白。 激光器刚开始泵浦时，腔内光强很弱，染料对光强烈吸收，腔的损耗很高，Q值很低，Q开关关闭，不能形成激光，随着泵浦继续，反转粒子数得到积累，腔内光强增强，染料逐渐漂白，Q值升高，直到打开，输出一个巨脉冲。由于染料导热性能差，易于光分解，调Q性能不稳定，逐渐被色心调Q取代。 三、转镜调Q的原理 激光谐振腔的全反射镜采用全反棱镜，全反棱镜安装在电动机的一个转子上（转子旋转轴垂直于谐振腔轴线），工作时全反棱镜高速转动。棱镜架上有一块小磁钢，磁钢与棱镜一起转动。谐振腔的固定座上装有磁头。全反棱镜的一个旋转周期中，只有当谐振腔的两个反射镜面处于相互平行的位置时，腔的损耗很低，Q值很高。其余时刻，腔的损耗高，Q值低，不能形成激光振荡。棱镜每转一周通过磁头一次，磁头发出的脉冲信号触发氙灯，氙灯泵浦YAG晶体，YAG晶体中反转粒子数积累到最大值，谐振腔的两个反射镜面正好处于相互平行的位置时，Q值突增，调Q巨脉冲得以形成。 课程小结 本次课主要介绍了色心晶体调Q的原理、染料调Q的原理及转镜调Q的原理及特点。 作业布置 一、色心调Q的原理？ 二、转镜调Q的原理？ 三、染料调Q的原理？ 四、各种调Q方法的特点？ 光机电应用技术国家教学资源库