新电光调Q激光器的输出特性.ppt

* * 图中n为反转粒子数，N为光子数密度。当t0时，谐振腔损耗为最大值，相应的阈值为?nt’，泵源激励虽然使反转粒子数不断增长，但至t=0时刻，反转粒子数增加到?ni, 还没有达到阈值?Nl，所以不能产生激光，此时腔内只有由自发辐射产生的少量光子，光子数密度（或光子通量）很小。在t=0时刻，腔内损耗突然下降，阈值也相应降至?Nth，由于这时反转粒子数比?Nth大得多，所以腔内光子数密度迅速增长。同时受激辐射又使反转粒子数迅速减少，当延迟到时tp时， ?n=?nt 腔内光子数密度不再增长，达到最大值。当ttp时，由于?n?nt ，腔内光子数密度迅速减小，直到巨脉冲熄灭。 * 前三种方法中谐振腔损耗由外部驱动源控制，称为主动调Q，后一种方法取决于腔内光强，称为被动调Q. * 某些晶体在外加电场的作用下，其折射率发生变化，使通过晶体的不同偏振方向的光之间产生位相查，从而使光的偏振状态发生变化的现象称为电光效应。 * 一般多使用带起偏器的λ/４电光开关，这种开关又分为退压和加压两种工作方式。下图为退压式电光开关，电光晶体施加λ/４调制电压，由棒透过起偏器的Ｐ线偏振光两次通过电光晶体后，偏振面正好偏转90°变成Ｓ光，被偏振片反射到腔外，激光器处于高损耗关门状态，当突然去掉晶体上的调制电压后，开关迅速打开，振荡光路接通，从而产生强的短脉冲激光振荡输出。 电光Q开关技术 实验课件 电光调Q 实验结果 与讨论 简 介 实验内容 与步骤 实验装置 及仪器 实验目的 实验原理 1 6 5 4 3 2 目 录 简 介 固体激光器的应用主要集中在科研与开发、加工、医疗和军用等四个方面。在科研与开发方面，涉及面很广，包括作核聚变研究用的高峰值功率激光器系统、作光谱研究和新材料开发用的超短脉冲激光器和可调谐激光器、作脉冲全息摄影用的红宝石激光器、作高速摄影用的超短脉冲激光器、测量人造地球卫星轨迹和月球表面用的高精度激光测距仪、遥感用的激光雷达等等。 一般固体脉冲激光器由于存在驰豫振荡现象，输出激光为一无规尖峰脉冲序列，其总的脉冲宽度持续几百微秒甚至几毫秒 ，峰值功率也只有几十 千瓦的水平，远不能满足以上应用 要求，正是在这些要求的推动下， 人们研究和发展了调Q 技术。 激光问世不久， 1961 年就有人提出了调 Q 的概念，即设想采用一种方法把全部光辐射能压缩到极窄的脉冲中发射； 1962 年，制成了第一台调 Q 激光器，输出峰值功率为 600 千瓦，脉冲宽度为 10 -7 s 量级；随后的几年发展得非常快，出现了多种调 Q 方法（如电光调 Q 、声光调 Q 、可饱和吸收调 Q 等），输出功率几乎呈直线上升，脉宽压缩也取得了很大进展。80 年代，调 Q 技术产生脉宽为纳秒（ ns ）量级，峰值功率为吉瓦（ GW ）量级的巨脉冲已并非困难。 1961年底，邓锡铭几乎与国外同时，独立提出了高功率激光Q开关原理。他非常形象地解释：把Q开关比喻为一个稍有漏水(自发辐射跃迁)的抽水马桶，当水箱被灌(光泵注入能量)满之后水箱底部的盖快速揭开(Q值突变)，水(激光能量)就一涌而出(激光峰值功率输出)。采用调Ｑ技术很容易获得峰值功率高于兆瓦、脉宽为数十个纳秒的激光巨脉冲。 调 Q 技术的出现是激光发展史上的一个重大突破。它不仅大大推动了一些应用技术的发展且成为科学研究的有力工具。 邓锡铭 在示波器上观察的调Ｑ后的巨脉冲 实验目的 1、理解电光调Q的基本原理； 2、了解退压式电光调Q的原理及方法； 3、学会电光Q开关实验装置的调试； 4、掌握相关技术参数的测试方法。 实验原理 调Ｑ原理和方法 通过某种方法，在光泵激励刚开始时，先使光腔具有高损耗δH, 激光器由于处于高阈值而不能产生振荡，于是激光上能级亚稳态上的粒子数可以积累到较高的水平。当其粒子数积累到相应于泵浦而言最大值时，使腔的损耗突然降低到δL，阈值也随之突然降低。此时反转粒子数大大超过阈值，受激辐射极为迅速地增强。于是在极短时间内，上能级贮存的大部分粒子的能量转变为激光能量，在输出端有一个强的激光巨脉冲输出。 ?n ?nt’ ?ni ?nt ?n 目前的调Ｑ技术 声光调Ｑ 转镜调Ｑ 染料调Ｑ …… 电光调Ｑ 电光调Ｑ（主动调Ｑ） 电光调Ｑ开关通常也称为普克尔盒开关，它的基本原理是利用某些单轴晶体的线性电光效应，使通过晶体的光束的偏振状态发生改变，从而达到接通或切断腔内振荡光路的开关作用。 线性电光开关基本上又可分为两类：一类是利用KD*P(磷酸二氘钾）型晶体的纵向线性电光效应，即光束方向及外加电场方向均与晶体光轴同向；另一类是利用LiNbO3 （铌酸锂