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第二章固体激光器郑义E-mail:yizheng@Tel:51685217Mobile13366993100北京交通大学激光研究所，2008目录§2.1激光器的基本结构§2.2激光工作物质(固体材料)§2.3泵浦光源§2.4泵浦腔和光耦合器件§2.5激光器实例§2.1激光器的基本结构早期固体激光器Nd:YAG激光器进出水管Nd:YAG棒闪光灯QUANTARAYND:YAGLASERS工作物质激励源谐振腔一、激光器的基本组成激光器的组成：工作物质+谐振腔+激励源工作物质是激光器的核心Ti:Al2O3光谱图激励源——泵浦的概念

泵浦就是由外界能量激励实现粒子数反转提供能量三能级结构Cr:Al2O3

红宝石吸收谱四能级结构Nd:YAG能级结构谐振腔能量／功率反馈轴向选模小结工作物质是核心激励源：实现粒子数反转谐振腔：正反馈+选模激光器的分类根据工作物质的形态分类：固体激光器、液体激光器、气体激光器、准分子激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器、自由电子激光器等根据运转方式分类：连续激光器、脉冲激光器（电光调Q激光器、声光调Q激光器等）、锁模激光器等

激励源谐振腔工作物质工作物质＋泵浦系统＋谐振腔CW1kWQ-CW2.5kWQ-CW8kWLD结构LD激光的缺点:光斑质量差以激光笔放大扩束为例演示半导体激光器（LD）的优缺点优点：效率高（大于50%)、寿命长(连续1~2万小时）、体积小、重量轻；尤其是可以直接电调制，适于作光纤通信光源缺点：光束质量差。Mira-900DTi:Al2O3LaserMicra腔内Mira-900D光路设计全固态激光器：以半导体激光器为泵浦源的固体激光器。OutputBeamLBODoublingCrystalDiodePumpFromProLiteDiodePumpFromProLteNd:YVO4GainMediumCoherentDPL532nm激光器全固态激光器的优点：效率高（>30%）、（功率和频率）稳定性高、光束质量好、寿命长、结构紧凑、体积小、重量轻等二、激光模式概念方形腔镜的激光振幅和相位的分布情况圆形腔的激光振幅和相位的分布情况横模方形镜共焦腔的强度花样圆形镜共焦腔的强度花样横模纵模振幅A强度I谐振腔频率方形稳定球面腔的谐振频率注：η为折射率；c为真空中的光速；m,n,q分别为x,y,z坐标轴的下标，正整数；L为谐振腔几何长度；R1和R2分别为腔镜的曲率半径；g1和g2为球面镜的几何参数。补充有关一般球面镜腔的谐振频率的简并性问题，详见清华大学周炳琨等编《激光原理》，国防工业出版社，1980年第一版，P331圆形稳定球面腔的谐振频率

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