第二章 调Q技术.ppt

调Q(Q开关)技术 两个基本问题： 一、调Q技术的基本概念和基本理论 二、实现调Q技术的方法： 1. 电光调Q ； 2. 声光调Q ； 3. 染料调Q ； 4. 色心晶体调Q； 5. 转镜调Q 。 2.1 概述 三、调Q原理 1. 定义：Q值是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标----品质因数。Q值--定义为在激光谐振腔内，储存的总能量与腔内单位时间损耗的能量之比。 2．调节Q值的途径 一般采取改变腔内损耗的办法来调节腔内的Q值。 2.3 电光晶体调Q 一、电光晶体调Q原理 1. 电光Q开关原理。 利用晶体的电光效应，在晶体上加一阶跃式电压，调节腔内光子的反射损耗。 （1）第一阶段：积累阶段 例如：采用KDP纵向运用方式，即Z向加电场，Z向通光 第一阶段是在晶体上加 。偏振光通过KDP晶体时分解为沿X和Y方向振动的振幅相等的两束光，两束光的振动方向垂直，频率相同，沿相同方向传播时，其合成的规迹由两光的相位差来决定，当 时，两束光合成为一线偏光，它的振动方向相对入射光的原振动方向旋转90度。因为P1//P2，所以，从晶体出来的光不能通过P2，被P2反射掉。所以光不能在腔内来回传播形成振荡。这就相当于腔内光子的损耗很大，Q值很高，称为“关门”状态。 （2）第二阶段：脉冲形成阶段——Q开关完全打开 在第一阶段工作物质的反转粒子数达到最大值 时，突然退去晶体上的电压，这时晶体又恢复了原来的状态，光在腔内形成振荡 。 （3）激光器的时序关系 电光Q开关的过程由晶体上加一阶跃式电压来完成的。是快开关，因此时序关系同阶跃式Q开关。 （4）电光晶体Q开关的电路 要获得一高峰值功率的窄脉冲，对同步电路的要求是： a ．给出可靠的触发信号去点燃氙灯。 b．在点燃氙灯的同时，给出一脉冲信号经过一段延迟时间后，退去晶体上的电压，打开Q开关。延迟时间可靠、准确、可调。 c．退电压要快——开关速度快。 d．晶体上加 电压，要求稳定可调。 e．保证Q开关关的及时。 2．简化的结构： 前面的结构在晶体上加 ，对于KDP来说=10000V，给电路带来不便。腔内插入两个偏振片，增加插入损耗，改进结构。晶体上加 ：从YAG来的光通过P变成x(y)方向振动的光，通过KDP时，分成x’(y’)方向振动的光，加 ，两束光的相位差 。出射晶体以后，合成为圆偏光（偏振面旋转45度），这束圆偏光通过全反射后第二次通过KDP，o、e光又得到 相位差——合成为线偏光。线偏光的偏振方向和入射光的偏振方向成90度，或者说光通过KDP两次，o、e光的相位差 ，和前面的结构实际是一样的。 3.无偏振器的Q开关激光器 对于90度生长的红宝石（生长轴和晶体的光轴成90度角）。本身产生的激光是线偏光，因而在调Q时，不需要加偏振器。 4.晶体的运用方式 （1）KDP主要运用纵向方式 （2）KDP横向运用 存在与外加电场无关的自然双折射造成的附加相位差，影响调Q的效果。采用组合的结构可以消除附加相位，但要求加工精度高，使用困难。 （3）LN电光晶体横向应用 二、单块双 电光Q开关 带偏振器的Q开关激光器需加偏振器，使腔内元件增多，因而增加了腔内损耗，降低了调Q效率。把晶体做成双 的形式，使晶体起着偏振、Q开关两个作用，克服了上述Q开关激光器的缺点。 1. Q开关原理 可以分储能和振荡两个阶段讨论它的调Q原理。 2. LN晶体Q开关的误差 有很多原因造成误差，使得在加压时令门“关不死”，在不加压时，有一部分光偏离出腔外，造成输出光降低。原因： （1）晶体在加工时造成的误差。 不够准确，光轴有些偏离。 （2）入射的光束不能严格地垂直入射面等。 （3）入射光有一定的发散角，因此相当于有一部分光束不是垂直入射面入射。 （4）o、e光走的路程不同，因此当 时，o、e光并非完全旋转90度。 3. 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