c激光調Q技術解析實用

會計學1c激光調Q技術解析實用一般脈沖激光器輸出的脈沖都不是單一的光滑脈沖，而是由如圖所示的許多振幅、脈寬（幾微秒量級）和脈沖間隔作隨機變化的小尖峰脈沖組成，有時稱為尖峰序列。第1頁/共14頁調Q技術的目的：壓縮脈沖寬度，提高峰值功率。一般固體脈沖激光器的輸出特性：1.輸出的脈沖是系列尖峰振蕩

激光器在閾值附近工作。

2.脈寬比較寬，輸出功率低調Q(Q開關)技術如何改善脈沖性能?第2頁/共14頁調Q技術是將一般輸出的連續(xù)或脈沖激光能量壓縮到寬度極窄的脈沖中發(fā)射，從而使光源的峰值功率可提高幾個數(shù)量級的一種技術。調Q技術可以產生脈寬為(10-7～10-9)秒量級、峰值功率高達千兆瓦的巨脈沖；鎖模技術則可產生出(10-12～10-15)秒量級的超短光脈沖，峰值功率達到T瓦量級。調Q(Q開關)技術第3頁/共14頁4.6.1激光諧振腔的品質因數(shù)Q

定義：Q值是評定激光器中光學諧振腔質量好壞的指標----品質因數(shù)。

光強I0在諧振腔傳播z距離后會減弱為

上式可以改寫為光子數(shù)密度的形式

表示在腔中的光子平均壽命第4頁/共14頁

體積為V的腔內存儲的能量為：每振蕩周期損耗的能量為：

品質因子與諧振腔的單程總損耗的關系為

諧振腔的損耗越大，Q值越?。粨p耗越小，Q值越高。4.6.1激光諧振腔的品質因數(shù)Q

第5頁/共14頁4.6.2調Q原理調Q的原理:

采用某種辦法使諧振腔在泵浦開始時（激光上能級積累的反轉粒子數(shù)不多）處于高損耗低Q值狀態(tài)，此時激光振蕩的閾值很高，抑制激光振蕩的產生。在這種情況下，由于泵浦的激勵，激光上能級將不斷地積累粒子數(shù)。當反轉粒子數(shù)達到最大值時，突然使腔的Q值增大，降低激光器的閾值。此時亞穩(wěn)態(tài)上的粒子的能量很快轉換為光子能量，光子像雪崩一樣以極高的速率增長，輸出峰值功率高、寬度窄的激光巨脈沖。調Q方法:控制不同類型的損耗，就形成了不同的調Q技術控制反射損耗------電光調Q技術控制吸收損耗------可飽和吸收染料調Q技術控制衍射損耗------聲光調Q技術

第6頁/共14頁激光腔中插入起偏振片及作為Q開關的KD*P晶體。原理:晶體在z軸方向加電壓后，產生感應雙折射，進入晶體的x方向振動的線偏振光分解為x’和y’振動的二線偏振光。加有半波電壓時，損耗非常大，Q值很低；去掉半波電壓時，損耗小，Q值很大，輸出一個激光巨脈沖。KD*P晶體對1.06mm光的半波電壓約為4000V。圖4-27電光調Q裝置示意圖4.6.3電光調Q第7頁/共14頁電光調Q工作原理：激光介質

激光全反鏡輸出鏡起偏鏡檢偏鏡電光器件激光介質全反鏡輸出鏡起偏鏡檢偏鏡電光器件+-1、Q開關開啟2、Q開關關閉4.6.3電光調Q第8頁/共14頁圖4-28是一個聲光調Q的

YAG激光器的示意圖。腔內

插入的聲光調Q器件由聲光

互作用介質(如熔融石英)和鍵

合于其上的超聲波發(fā)生器所構成的。原理:

當光通過介質中的超聲場

時，由于衍射造成光的偏折偏離

腔軸，此時損耗大，Q值小。一定時間后，撤去超聲場，光束不發(fā)生偏折，Q值升高。聲光調Q與電光調Q相比，后者電壓較高(103~104V)，前者電壓較低(102V)。聲光調Q技術是應用較廣泛的一種技術。圖4-28聲光調Q裝置示意圖4.6.4聲光調Q第9頁/共14頁聲光調Q工作原理激光介質聲光器件全反鏡輸出鏡激光介質聲光器件

激光全反鏡輸出鏡1、Q開關開啟2、Q開關關閉4.6.4聲光調Q第10頁/共14頁染料的可飽和吸收系數(shù)0是光強很小時的吸收系數(shù)；Is為染料的飽和吸收光強(與染料種類及濃度有關)（1）染料吸收特性光強很小時，吸收系數(shù)很大，I=0時,=0光強很大時，吸收系數(shù)很小，I>>Is時,=04.6.5染料調Q第11頁/共14頁開始泵浦腔內熒光弱吸收系數(shù)大Q值低不能形成激光繼續(xù)泵浦腔內熒光變強吸收系數(shù)變小熒光達到一定值時，吸收系數(shù)飽和染料被漂白Q值突增，形成激光脈沖泵浦結束激光介質染料盒

激光全反鏡輸出鏡氙燈（2）染料調Q原理4.6.5染料調Q第12頁/共14頁（3）對染料的要求吸收體是染料Q開關的核心，它對調Q的效果影響最大，因此合理的選擇染料很重要。染料需滿足下面條件：（1）吸收體的吸收峰和激光器的中心波長對應；（2）染料溶液要具有一定的穩(wěn)定性和保存期；