第四章一固體激光器的基本特性

第四章一固體激光器的基本特性第一頁，共十六頁，2022年，8月28日固體激光器1960-5-17，TedMaiman發(fā)明第一臺激光器2第二頁，共十六頁，2022年，8月28日固體激光器第一臺紅寶石激光器的拆卸圖3第三頁，共十六頁，2022年，8月28日固體激光器特點(diǎn)運(yùn)行方式多樣：調(diào)Q，鎖模，高平均功率，高重復(fù)率，高單脈沖能量及高峰值功率。譜線多，達(dá)數(shù)千條，分布于可見到近紅外區(qū)，通過頻率變換技術(shù)可到紫外區(qū)系統(tǒng)簡單，制造容易，傳輸靈活，可接光纖結(jié)構(gòu)緊湊，牢固耐用，價(jià)格適宜4第四頁，共十六頁，2022年，8月28日1.固體激光器基本特性1.固體激光器基本特性1.1固體激光器的基本結(jié)構(gòu)和能量轉(zhuǎn)換1.2固體激光器的閾值1.3輸出能量（功率）、效率和最佳透過率1.4輸出穩(wěn)定性、光譜特性、偏振特性和方向性5第五頁，共十六頁，2022年，8月28日固體激光器基本結(jié)構(gòu)激光工作物質(zhì)泵浦源聚光腔諧振腔冷卻與濾光6第六頁，共十六頁，2022年，8月28日固體激光器的能量轉(zhuǎn)換7第七頁，共十六頁，2022年，8月28日A21B12B21E2S32E1W03E3E0b)四能級A21B12B21E2S32E1W13E3a)三能級A31A30量子效率優(yōu)質(zhì)紅寶石:0.7普通紅寶石:0.5釹玻璃:0.4YAG:~18第八頁，共十六頁，2022年，8月28日固體激光器的損耗透射損耗(T)工作物質(zhì)的吸收，散射（αi）其它元件的反射、吸收、散射及衍射損耗（αa）損耗系數(shù)α=αi+αa

9第九頁，共十六頁，2022年，8月28日三種工作物質(zhì)的閾值比較工作物質(zhì)尺寸：Φ6mm×100mm，損耗系數(shù)α＝0.01，輸出鏡透射率T＝0.5，ηL＝0.5，ηc＝0.8，ηab＝0.2參數(shù)紅寶石Nd3＋：YAGNd3+:Glassσ21（cm2）νp（S－1）ntot(cm-3)η0Δnth(cm-3)n2th(cm-3)Eth(J)2.5×10－206.25×10141.58×10190.71.79×10188.8×101818450×10－204×10141.38×102018.9×10168.9×10160.833×10－204×10142.85×10200.51.49×10181.49×10182810第十頁，共十六頁，2022年，8月28日影響閾值的因素工作物質(zhì)的種類三能級閾值高于四能級閾值損耗系數(shù)α對三能級系統(tǒng)影響小對四能級系統(tǒng)影響顯著。質(zhì)量好的工作介質(zhì)和精心調(diào)節(jié)諧振腔可減小αηLηcηab提高發(fā)光效率提高聚光器效率提高光譜匹配效率輸出鏡反射率R增大R可減小閾值11第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日透過率選擇輸出能量(功率)高，透過率高。為防止腔內(nèi)元件損壞，易采用高透過率。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)方法確定透過率連續(xù)YAG：5～10％脈沖YAG：60～80％脈沖釹玻璃：50~60%脈沖紅寶石：40～60％12第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日1.4輸出穩(wěn)定性、光譜特性、偏振特性和方向性輸出穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性工作物質(zhì)劣化泵源老化聚光器污染諧振腔失調(diào)短期穩(wěn)定性電源不穩(wěn)燈觸發(fā)強(qiáng)度變化閾值附近工作外部光學(xué)元件反饋激光棒熱效應(yīng)高頻起伏馳豫振蕩13第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日激光束方向性衍射極限倍數(shù)因子M214第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日影響激光方向性因素高增益帶來的高階離軸模振蕩固體工作物質(zhì)雜質(zhì)，應(yīng)力，激活離子分布不均等缺陷引起的散射和折射光泵浦不均勻?qū)е路崔D(zhuǎn)粒子數(shù)不均勻，引起折射率不均勻熱透鏡的會聚作用使發(fā)散角增大諧振腔的調(diào)整精度15第十五頁，共十六頁，2022年，8月28日激光的偏振特性偏振