激光调Q基本知识与技术.ppt

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1、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,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,tp:光子数密度达到m的时刻,相应反转粒子数密度为nt,tr:光子数密度升到m/2的时刻,相应反转粒子数密度为nr,te:光子数密度降到m/2的时刻,相

2、应反转粒子数密度为ne,一、工作原理,1、Q开关开启,2、Q开关关闭,2 转镜调Q激光器,二、装置,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,电光调Q装置示意图,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,no: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,5、半波电

3、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,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,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

4、(纵) 两本征偏振光方向分别沿x、y,二、电光调Q工作原理,1、Q开关开启,2、Q开关关闭,三、电光调Q激光器装置,1、带偏振器的KDP电光调Q激光器,2、双45LN电光调Q激光器,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。,16,电光Q开关原理,电光Q开关原理及技术,