人工晶體概要PPT教案

1、人工晶體概要人工晶體概要第1頁/共87頁 激光在產(chǎn)生過程中始終伴隨著以下三種狀態(tài)： a. 受激吸收（簡稱吸收）：處于較低能級的粒子在受到外界的激發(fā)，吸收了能量時，躍遷到與此能量相對應(yīng)的較高能級。E2E1E2E1自發(fā)輻射光子自發(fā)輻射躍遷 b.自發(fā)輻射：粒子受到激發(fā)而進入的激發(fā)態(tài)，不是粒子的穩(wěn)定狀態(tài)，如存在著可以接納粒子的較低能級，即使沒有外界作用，粒子也有一定的概率，自發(fā)地從高能級激發(fā)態(tài)（E2）向低能級基態(tài)（E1）躍遷，同時輻射出能量為（E2-E1）的光子。受激吸收躍遷E2E1E2E1入射光子激光產(chǎn)生的原理第2頁/共87頁c. 受激輻射（激光）: 當(dāng)頻率為=（E2-E1）/h的光子入射時，會引發(fā)

2、粒子以一定的概率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子。 受激輻射躍遷 粒子數(shù)反轉(zhuǎn):要想使受激輻射占優(yōu)勢，必須使處在高能級E2的粒子數(shù)大于處在低能級E1的粒子數(shù)，這種分布正好與平衡態(tài)時的粒子分布相反，稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，簡稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的必要條件。 E2E1E2E1入射光子受激輻射光子入射光子第3頁/共87頁晶體腔：工作物質(zhì)，諧振腔，激發(fā)源工作物質(zhì)：使受激輻射成為介質(zhì)中的主導(dǎo)過程，必要條件是在介質(zhì)中造成離子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，即使介質(zhì)激活。例如：摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）YAG激光晶體。 諧振腔：加強介質(zhì)中的受激輻

3、射，通常由兩塊與工作介質(zhì)軸線垂直的平面或凹球面反射鏡構(gòu)成。工作介質(zhì)實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后就能產(chǎn)生光放大。諧振腔的作用是選擇頻率一定、方向一致的光作最優(yōu)先的放大，把其它頻率和方向的光加以抑制。激發(fā)源：要是工作物質(zhì)成為激活態(tài)，需要外界激勵作用。一般有光泵式，電激勵式，化學(xué)式。工作介質(zhì)（YAG晶體）光源泵電源全反射鏡半反射鏡激光束第4頁/共87頁激光的產(chǎn)生過程可歸納為：激勵能源工作物質(zhì)全反射鏡部分反射鏡激光產(chǎn)生工作物質(zhì)光子放大及振蕩其它粒子的受激輻射偶然的自發(fā)輻射粒子數(shù)反轉(zhuǎn)外界激勵光學(xué)諧振腔第5頁/共87頁第6頁/共87頁第7頁/共87頁第8頁/共87頁吸收帶亞穩(wěn)態(tài)：3ms基態(tài)無輻射快速躍遷激光躍遷紅寶

4、石激光晶體能級圖第9頁/共87頁紅寶石激光晶體第10頁/共87頁12常用激光晶體第11頁/共87頁13常用激光晶體第12頁/共87頁14常用激光晶體第13頁/共87頁常用激光晶體第14頁/共87頁摻釹的摻釹的YAG晶晶體體常用激光晶體第15頁/共87頁摻釹的釓鎵石榴石摻釹的釓鎵石榴石晶體晶體常用激光晶體第16頁/共87頁摻摻鐿鐿的的釩釩酸酸釔釔晶晶體體常用激光晶體第17頁/共87頁摻釹的摻釹的YCOB晶晶體體常用激光晶體第18頁/共87頁第19頁/共87頁第20頁/共87頁第21頁/共87頁激活劑Tl對晶體的作用第22頁/共87頁激活劑Tl對晶體的作用第23頁/共87頁激活劑Tl對晶體的作用第

5、24頁/共87頁激活劑Tl對晶體的作用第25頁/共87頁氟化鋇氟化鑭第26頁/共87頁第27頁/共87頁第28頁/共87頁第29頁/共87頁第30頁/共87頁第31頁/共87頁第32頁/共87頁聲光效應(yīng)的應(yīng)用 測量最早聲光效應(yīng)僅用于物理性質(zhì)的測量，如聲場的能量分布、聲衰減系數(shù)、聲速的彈性系數(shù)以及彈光系數(shù)的測量。 光電子激光和超聲波技術(shù)的發(fā)展，使得聲光效應(yīng)在光電子上有廣泛的應(yīng)用。如聲光調(diào)制器、聲光調(diào)Q、聲光鎖模器和聲光偏轉(zhuǎn)器。 其他利用聲光效應(yīng)產(chǎn)生的衍射可以改變光束的強度、方向和頻率，因而可設(shè)計制造光強調(diào)制器、光束偏轉(zhuǎn)器和激光Q開關(guān)等器件。123聲光衍射的應(yīng)用第33頁/共87頁第34頁/共87頁

6、第35頁/共87頁第36頁/共87頁第37頁/共87頁第38頁/共87頁摻釹釔鋁石榴石晶體摻釹釔鋁石榴石晶體第39頁/共87頁第40頁/共87頁第41頁/共87頁第42頁/共87頁第43頁/共87頁第44頁/共87頁第45頁/共87頁第46頁/共87頁第47頁/共87頁第48頁/共87頁氟化鈰氟化鈰晶體晶體第49頁/共87頁藍寶石藍寶石晶體晶體第50頁/共87頁第51頁/共87頁第52頁/共87頁第53頁/共87頁第54頁/共87頁第55頁/共87頁第56頁/共87頁第57頁/共87頁第58頁/共87頁鈮酸鍶鋇鈮酸鍶鋇晶體晶體第59頁/共87頁第60頁/共87頁第61頁/共87頁大尺寸大尺寸K

7、DP晶體晶體第62頁/共87頁第63頁/共87頁偏硼酸鋇偏硼酸鋇(BBO)晶體晶體第64頁/共87頁摻砷酸硫酸三摻砷酸硫酸三甘氨酸晶體甘氨酸晶體第65頁/共87頁人造紅人造紅寶石寶石 第66頁/共87頁人造藍人造藍寶石寶石第67頁/共87頁人工水晶人工水晶 第68頁/共87頁第69頁/共87頁LBO晶體晶體 KBBF晶體晶體 CBO晶體晶體 第70頁/共87頁第71頁/共87頁KBBF晶體耦合棱鏡KBBF晶體器件KBBF晶體結(jié)構(gòu)KBBF晶胞結(jié)構(gòu)第72頁/共87頁第73頁/共87頁第74頁/共87頁第75頁/共87頁用來三倍頻的CBO晶體器件CBO晶體第76頁/共87頁第77頁/共87頁第78頁/共87頁KABO-001籽晶方向生長KABO晶體KABO-110籽晶方向生長KABO晶體KABO晶體結(jié)構(gòu)KABO晶體生長爐第79頁/共87頁KTP晶體晶體 RTP