激光调Q原理与技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,调,Q,原理与技术,1,调,Q,原理,一、弛豫振荡现象,普通脉冲激光器输出波形由一系列不规则的尖峰脉冲组成,1,、现象,2,、解释,泵浦使激光器达到阈值，产生激光,反转粒子数减少至低于阈值激光熄灭,1,3,、特点,(2),加大泵浦能量，只是增加尖峰的个数，不能增加峰值功率,(1),峰值功率不高，只在阈值附近,4,、原因,激光器的阈值始终保持不变,二、调,Q,基本概念,泵浦时令腔损耗很大,(Q,很小,),突然减小损耗,(,增大,Q),使积蓄的反转粒子数在短时间内完成受激辐射,形成光脉冲,2,t,n,n,r,t,p,m,t,e,t,r,n,t,n,e,t,n,0,t,r,t,e,t,t,p,:,光子数密度达到,m,的时刻,相应反转粒子数密度为,n,t,t,r,:,光子数密度升到,m,/2,的时刻,相应反转粒子数密度为,n,r,t,e,:,光子数密度降到,m,/2,的时刻,相应反转粒子数密度为,n,e,3,一、工作原理,1,、,Q,开关开启,2,、,Q,开关关闭,激光介质,激光,转镜,半反,激光介质,转镜,半反,2,转镜调,Q,激光器,4,激光介质,激光,半反,镜架,棱镜,磁头,磁钢,电源,光泵,电动机,触发电路,二、装置,5,一、电光效应,沿电光晶体的某一特定方向加直流电场后,在光轴方向上产生双折射现象，即入射线偏振光将分解为两个偏振方向正交的本征偏振光,(1),纵向电光效应,:,电场方向与光传播方向一致,(2),横向电光效应,:,电场方向与光传播方向垂直,电光,调,Q,激光器,1,、定义,2,、类型,6,电光调,Q,装置示意图,7,加电场后两个正交的本征偏振光折射率之差,4,、相移,入射线偏振光通过晶体后两本征模产生的相位差,3,、折射率差,n,o,:,晶体,o,光主折射率,:,晶体有效电光系数,E,:,直流电场强度,L,：晶体沿通光方向长度 ：真空中光波长,8,5,、半波电压,使相移等于,所须电压,纵向电光效应,横向电光效应,H:,晶体沿电场方向的长度,9,6,、电光晶体的作用,若,=45,，则入、出射线偏振光方向互相垂直,1,、加,:,相当于半波片,使入射线偏振光的偏振方向绕任一本征偏振光的偏振方向转过,2,角,(,为入射线偏振光与该本征偏振光的夹角,),2,、加,:,相当于四分之一波片,使入射线偏振光变为椭圆偏振光,若,=45,，则出射椭圆偏振光变为圆偏振光,10,a),电场沿,x,轴，光传播方向沿,z,轴,(,横,),两本征偏振光方向分别沿,x,、,y,(2),铌酸锂,(LN),b),电场沿,y,轴，光传播方向沿,z,轴,(,横,),两本征偏振光方向分别沿,x,、,y,(1),磷酸氢钾,(,KDP),7,、常用电光晶体工作模式,电场与光传播方向都沿,z,轴,(,纵,),两本征偏振光方向分别沿,x,、,y,11,二、电光调,Q,工作原理,激光介质,激光,全反镜,输出镜,起偏镜,检偏镜,电光器件,激光介质,全反镜,输出镜,起偏镜,检偏镜,电光器件,+,-,1,、,Q,开关开启,2,、,Q,开关关闭,12,三、电光调,Q,激光器装置,1,、带偏振器的,KDP,电光调,Q,激光器,YAG,激光,全反镜,输出镜,偏振器,KDP,氙灯,2,、双,45,LN,电光调,Q,激光器,YAG,激光,全反镜,输出镜,LN,氙灯,45,45,z,y,x,13,14,当,=,/2,时，所需电压称作四分之一波电压，记作,V,/4,；,电光晶体上施以电压,V,/4,时，从偏振器出射的线偏振光经电光晶体后，沿,x,和,x,方向的偏振分量产生了,/2,位相延迟，经全反射镜反射后再次通过电光晶体后又将产生,=,/2,延迟，合成后虽仍是线偏振光，但偏振方向垂直于偏振器的偏振方向，因此不能通过偏振器。,这种情况下谐振腔的损耗很大，处于低,Q,值状态，激光器不能振荡，激光上能级不断积累粒子；,如果在某一时刻，突然撤去电光晶体两端的电压，则谐振腔突变至低损耗、高,Q,值状态，于是形成巨脉冲激光。,15,电光,Q,开关原理,电光,Q,开关原理及技术,16,