激光的基本技术

1、第四章第四章 激光的基本技术激光的基本技术4.6 激光调激光调Q技术技术1.一般脉冲激光器输出的脉冲激光都不是单一的光滑脉冲，而是如图所示的一群宽度只有几微秒量级、间隔是几微秒到几十微秒、强度随机不等的小尖蜂脉冲序列，有时称为尖峰序列。增强激励能否改善脉冲性能?2.调Q技术可以产生脉宽为(10-710-9)秒量级、峰值功率高达千兆瓦的巨脉冲 ;锁模技术则可产生出(10-12l0-13)秒量级的超短光脉冲，若进一步采用脉冲压缩技术，可将脉宽减小到10-15秒量级，峰值功率达到T瓦量级。 第四章第四章 激光的基本技术激光的基本技术4.6 激光调激光调Q技术技术4.6.1 4.6.1 激光谐振腔的品

2、质因数激光谐振腔的品质因数Q 1. 每振荡周期损耗的能量谐振腔内储存的能量2Q4. 体积为V的腔内存储的能量为： 0)( VhtNW 5. 每振荡周期损耗的能量为： caVhtNWPc总)(06. 品质因子与谐振腔的单程总损耗的关系为 总aPWQ222. 光强I I0 0在谐振腔传播z z距离后会减弱为 00exp()expa cIIa zIt总总3. 上式可以改写为光子数密度的形式 00( )expexpca ctN tNtN总chtNtI0)()(第四章第四章 激光的基本技术激光的基本技术4.6 激光调激光调Q技术技术4.6.2 4.6.2 调调Q原理原理1.调Q技术的概念是在1961年提

3、出来的，1962年就制成了第一台调Q激光器 2. 回顾一下激光器的工作过程: 产生激光的过程中阈值并不改变3. 调Q技术的基本思想: 当激光上能级积累的反转粒子数不多时，人为地控制激光器阈值，使其很高，抑制激光振荡的产生。在这种情况下，由于光束的激励，激光上能级将不断地积累粒子数。当反转粒子数达到最大数量时，突然降低激光器的阈值 4. 调Q方法: 控制不同类型的损耗，就形成了不同的调Q技术 总aPWQ22radstaaaaaa总控制反射损耗 -电光调Q技术控制吸收损耗 -可饱和吸收染料调Q技术 控制衍射损耗 -声光调Q技术 第四章第四章 激光的基本技术激光的基本技术4.6 激光调激光调Q技术技

4、术1.电光调Q装置如图4-27，激光腔中插入起偏振片及作为Q开关的KD*P晶体。图4-27 电光调Q装置示意图4.6.3 4.6.3 电光电光调调Q2. 原理:晶体在z轴方向加电压后,产生感应双折射,进入晶体的x方向振动的线偏振光分解为x和y振动的二线偏振光。2xyVEE与相位相差往返一次两者相位相差加有半波电压时,损耗非常大,Q值很低;去掉半波电压时,损耗小,Q值很大.第四章第四章 激光的基本技术激光的基本技术4.6 激光调激光调Q技术技术4.6.4 4.6.4 声光声光调调Q图4-28 声光调Q装置示意图1.图4-28是一个声光调Q的YAG激光器的示意图。腔内插入的声光调Q器件由声光互作用介质(如熔融石英)和键合于其上的换能器所构成的。 2. 原理: 当光通过介质中的超声场时,由于衍射造成光的偏折,偏离腔轴,此时损耗大,Q值小. 一定时间后,撤去超声场,光束不发生偏折,Q值升高.第四章第四章 激光的基本技术激光的基本技术4.6 激光调激光调Q技术技术4.6.5 4.6.5 染料调染料调Q 1. 图4-29就是染料调Q激光器的示意图。它是在一个固体激光器的腔内插入一个染料盒构成的。 图(4-29) 染料调Q装置示意图2. 染料盒内装有可饱和染料，这种染料对该激光器发出的光有强烈吸收作用，而且随入射光的增强吸收系数减小。其吸收系数可以由下式表示： 0