§43-声光调Q汇总课件

§5.3声光调Q激光技术2008年北京交通大学§5.3声光调Q激光技术1一、声光调Q激光器的组成激光器内插入一个声光调Q开关。一、声光调Q激光器的组成激光器内插入一个声光调Q开关。2二、声光Q开关的基本原理当超声通过透明材料时，由于光弹效应将超声波的调制应变耦合到光学折射率上，该材料相当于相位光栅。超声的行波声光介质折射率的变化二、声光Q开关的基本原理当超声通过透明材料时，由于光弹效应将3声波通过的介质近似看作由一系列相距为s的部分反射镜面构成的光栅（缝），这些镜面将vs沿z方向行进。但因超声波的频率远小于光波频率，所以对入射光而言是，超声场可以看作是静止的。声波通过的介质近似看作由一系列相距为s的部分反射镜面构成的4当一束光入射到此光栅上，部分光强将会衍射偏离光束，而射向另一个或多个离散方向。选择适当的参量，就能使衍射光束偏转出激光谐振腔，因而产生足以使腔产生Q突变的能量损耗。当一束光入射到此光栅上，部分光强将会衍射偏离光束，而射向另一5三、衍射分类拉曼-耐斯衍射条件(光波，s声波）各级衍射强度Q0.3观察到拉曼-耐斯衍射三、衍射分类各级衍射强度Q0.3观察到拉曼-耐斯衍射6式中In为第n级光强，I0为入射光强，Jn为n阶贝塞尔函数，相位栅的幅度式中，0光波长，Pac为声功率，l，w平面矩形换能器的尺寸，M2声光材料参量的品质因数

n为折射率，p合适的光弹系数，为密度，v声速式中In为第n级光强，I0为入射光强，Jn为n阶7衍射频率（m为级次，0入射光频率，s声波频率）衍射频率（m为级次，0入射光频率，s声波频率）8布拉格衍射条件(光波，s声波）Q4时实验中观察到布拉格衍射衍射效率（L声光作用长度，H声柱宽度，Ps声功率，M2声光材料参量的品质因数

）布拉格衍射Q4时实验中观察到布拉格衍射衍射效率（L声光作9衍射频率（0入射光频率，s声波频率）衍射角（B布拉格角，光波长，s声波长，vs声波速度，fs声波频率）

衍射频率（0入射光频率，s声波频率）衍射角（B布拉格角10四、声光Q开关声光Q开关结构四、声光Q开关声光Q开关结构11换能器与声光介质的粘结工艺也是十分重要的问题。故只要粘结层材料与声光介质材料的声阻抗匹配较好，或粘结层的厚度小于lm，均可得到满意的效果。目前采用的粘结工艺有以铟为过渡层的真空热压焊和超声焊等；也可采用环氧树脂、502胶等粘结。换能器的电－声能转换过程及超声波被吸收后都会产生热量，如不及时散掉，则会在声光介质中形成温度梯度场，从而扰乱超声场的“相位光栅”作废，严重时会使器件失去调Q作用，因此器件还需要考虑散热问题。换能器与声光介质的粘结工艺也是十分重要的问题。故只要粘结层材12五、声光Q开关激光器实验五、声光Q开关激光器实验13从超声场消失至巨脉冲形成有一时间间隔，这就是脉冲建立时间tD(一般为1~8s)，所以要求Q开关的开关时间ts必须小于tD(这也是快开关的条件)，否则会出现慢开关中常见的峰值功率下降、脉宽增宽、输出不稳定或产生多脉冲等现象。声光调Q的开关时间是微秒量级，比电光调Q的开关时间(十几个纳秒)要长得多，这将影响脉冲的峰值功率和脉宽。从超声场消失至巨脉冲形成有一时间间隔，这就是脉冲建立时间tD14连续泵浦的Nd:YAG激光系统的性能．该激光器使用尺寸为75mm×5mm，掺钕0．8％的棒，TEM00模的输出功率为0.5W．灯的输入功率为5.5kW．连续泵浦的Nd:YAG激光系统的性能．该激光器使用尺寸为7515§5.3声光调Q激光技术2008年北京交通大学§5.3声光调Q激光技术16一、声光调Q激光器的组成激光器内插入一个声光调Q开关。一、声光调Q激光器的组成激光器内插入一个声光调Q开关。17二、声光Q开关的基本原理当超声通过透明材料时，由于光弹效应将超声波的调制应变耦合到光学折射率上，该材料相当于相位光栅。超声的行波声光介质折射率的变化二、声光Q开关的基本原理当超声通过透明材料时，由于光弹效应将18声波通过的介质近似看作由一系列相距为s的部分反射镜面构成的光栅（缝），这些镜面将vs沿z方向行进。但因超声波的频率远小于光波频率，所以对入射光而言是，超声场可以看作是静止的。声波通过的介质近似看作由一系列相距为s的部分反射镜面构成的19当一束光入射到此光栅上，部分光强将会衍射偏离光束，而射向另一个或多个离散方向。选择适当的参量，就能使衍射光束偏转出激光谐振腔，因而产生足以使腔产生Q突变的能量损耗。当一束光入射到此光栅上，部分光强将会衍射偏离光束，而射向另一20三、衍射分类拉曼-耐斯衍射条件(光波，s声波）各级衍射强度Q0.3观察到拉曼-耐斯衍射三、衍射分类各级衍射强度Q0.3观察到拉曼-耐斯衍射21式中In为第n级光强，I0为入射光强，Jn为n阶贝塞尔函数，相位栅的幅度式中，0光波长，Pac为声功率，l，w平面矩形换能器的尺寸，M2声光材料参量的品质因数

n为折射率，p合适的光弹系数，为密度，v声速式中In为第n级光强，I0为入射光强，Jn为n阶22衍射频率（m为级次，0入射光频率，s声波频率）衍射频率（m为级次，0入射光频率，s声波频率）23布拉格衍射条件(光波，s声波）Q4时实验中观察到布拉格衍射衍射效率（L声光作用长度，H声柱宽度，Ps声功率，M2声光材料参量的品质因数

）布拉格衍射Q4时实验中观察到布拉格衍射衍射效率（L声光作24衍射频率（0入射光频率，s声波频率）衍射角（B布拉格角，光波长，s声波长，vs声波速度，fs声波频率）

衍射频率（0入射光频率，s声波频率）衍射角（B布拉格角25四、声光Q开关声光Q开关结构四、声光Q开关声光Q开关结构26换能器与声光介质的粘结工艺也是十分重要的问题。故只要粘结层材料与声光介质材料的声阻抗匹配较好，或粘结层的厚度小于lm，均可得到满意的效果。目前采用的粘结工艺有以铟为过渡层的真空热压焊和超声焊等；也可采用环氧树脂、502胶等粘结。换能器的电－声能转换过程及超声波被吸收后都会产生热量，如不及时散掉，则会在声光介质中形成温度梯度场，从而扰乱超声场的“相位光栅”作废，严重时会使器件失去调Q作用，因此器件还需要考虑散热问题。换能器与声光介质的粘结工艺也是十分重要的问题。故只要粘结层材27五、声光Q开关激光器实验五、声光Q开关激光器实验28从超声场消失至巨脉冲形成有一时间间隔，这就是脉冲建立时间tD(一般为1~8s)，所以要求Q开关的开关时间ts必须小于tD(这也是快开关的条件)，否则会出现慢开关中常见的峰值功率下降、脉宽增宽、输出不稳定或产生多脉冲等现象。声光调Q的开关时间是微秒量级，比电光调Q的开关时间(十几个纳秒)要长得多，这