第四章三固体激光器的光泵浦系统优秀课件.ppt

《第四章三固体激光器的光泵浦系统优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章三固体激光器的光泵浦系统优秀课件.ppt（25页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章三固体激光器第四章三固体激光器的光泵浦系统的光泵浦系统第1页，本讲稿共25页3 固体激光器的光泵浦系统v3.1 惰性气体放电灯v3.2 聚光腔2第2页，本讲稿共25页3.1 惰性气体灯v3.1.1 惰性气体灯的结构与分类v3.1.2 惰性气体灯的放电过程v3.1.3 惰性气体灯的输出特性及效率v3.1.4 惰性气体灯的技术参数及寿命v3.1.5 惰性气体灯的触发和预燃v3.1.6 氙灯的充放电系统3第3页，本讲稿共25页3.1.1 3.1.1 惰性气体灯的结构与分类（1）分类脉冲灯、连续灯脉冲氙灯：工作与较高电流密度下，以连续光谱为主。连续氪灯：电流密度较低，以线状光谱为主。直管式、螺旋

2、式4第4页，本讲稿共25页（2）结构管壁管壁电极电极接头接头气体气体5第5页，本讲稿共25页（2）结构v管壁石英管优点：耐高温 耐冲击 耐强电流：电流密度104A/cm2 高透过率：白光的吸收系数0.002 缺点：紫外光的高透过率，破坏工作物质，出现色心。通过在石英中掺铈（Ce），铕（Eu）转换紫外光可见光。6第6页，本讲稿共25页（2）结构v电极材料钨高熔点（3640），逸出功4.54eV钍钨（钨中掺入0.52%的氧化钍ThO2）逸出功2.7eV形状头部尖锐有利于放电，单电流大时易损坏，用于连续灯。平圆头用于脉冲灯。v密封接头过渡玻璃石英的线膨胀系数51071钍钨的线膨胀系数461071焊封

3、7第7页，本讲稿共25页3.1.3 3.1.3 惰性气体灯的输出特性及效率惰性气体灯的输出特性及效率v一、惰性气体灯的输出光谱v二、影响气体灯输出的主要因素1.充气种类2.充气气压3.灯电流密度4.灯管内径5.放电宽度v三、氙灯辐射光谱的拟合8第8页，本讲稿共25页一、惰性气体灯的输出光谱v气体灯的光辐射由强烈加宽的线状光谱和连续谱叠加而成。v线状光谱对应于受激原子或离子从激发态向基态的辐射跃迁。高温下的碰撞，使特征谱线强烈加宽。v连续谱对应于自由电子和正离子的空间复合及电子、离子碰撞而产生的韧致辐射。9第9页，本讲稿共25页二、影响气体灯输出的主要因素v1.充气种类的影响原子量大每次碰撞的平

4、均能量转移多。原子电离电位低，电离度大。相同气压和放电条件下，连续谱的成分和总辐射量高例如：Xe的原子序数54，Kr的原子序数36氙灯的连续谱和总能量高于氪灯。对于Vc1200V，C250uF，P600mmhg，d5mm，l70mm。氙灯与氪灯效率之比为：100/55。10第10页，本讲稿共25页2.充气气压影响v充气压增高，效率提高v高充气压不易触发v高充气压灯，在触发时对灯管的冲击大。11第11页，本讲稿共25页3.灯电流密度影响v灯电流密度增高线状谱和连续谱都增加。连续谱增长比线状谱快短波部分增长比长波快12第12页，本讲稿共25页4.灯管内径v最佳管径（最大电光转换率）总是对应几乎恒定

5、的峰值电流密度2500A/cm2。直径大，电弧无法充满管径，热中心气体密度低。直径大，放电充满横截面时间长，对于短脉冲泵浦，未完全电离，输入功率已经下降，造成效率低。直径小，管壁损失，效率降低。13第13页，本讲稿共25页5.放电脉宽的影响v脉冲宽度过短，大部分能量用于电离，效率低。v脉冲时间过长，电流密度下降，效率降低。v最佳脉宽选择原则脉宽短，可以减少自发辐射的影响，一般脉宽小于激光介质的荧光寿命。脉宽过长，电流密度下降，发光效率低，自发辐射严重。能量越大，脉宽越长，保证接近最佳电流密度。14第14页，本讲稿共25页氙灯的寿命v灯的失效破坏性爆炸，破损非破坏性输出能量，平均功率逐步减小v失

6、效原因高温作用内壁熔化，蒸发，重新凝聚在管壁上，形成白色沉淀。电极溅射，在管壁形成黑色沉淀接头裂缝，漏气冲击波等离子体的雪崩扩张，产生冲击波，冲击波强度正比于输入功率，且随灯压增高而增大，当冲击波超出管壁极限时引起灯管爆炸。15第15页，本讲稿共25页3.2 聚光腔v一、聚光腔类型v二、聚光腔材料选择v三、聚光腔反射表面选择v四、聚光效率v五、泵浦光在激光棒内分布16第16页，本讲稿共25页聚光腔功能v保证泵浦光最大限度地为工作物质吸收v冷却液通道v灯棒等的固定场所17第17页，本讲稿共25页一、聚光腔类型椭圆柱聚光腔18第18页，本讲稿共25页紧耦合非聚焦聚光腔19第19页，本讲稿共25页漫

7、反射聚光腔20第20页，本讲稿共25页尖形聚光腔和V形聚光腔21第21页，本讲稿共25页旋转对称聚光腔22第22页，本讲稿共25页二、聚光腔材料选择v金属铝轻型系统铜热膨胀系数小，导热率高不锈钢不生锈，光洁度高，热导率低v玻璃易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀v陶瓷易碎，导热性差，不生锈，耐腐蚀23第23页，本讲稿共25页四、聚光效率v单椭圆柱腔的聚光效率聚光效率：聚光效率：光学效率光学效率几何传输几何传输效率效率光谱带上的光谱带上的反射率反射率棒和冷却管棒和冷却管上的反射率上的反射率非反射面积非反射面积比例比例滤光玻璃，冷滤光玻璃，冷却液的吸收却液的吸收24第24页，本讲稿共25页五、泵浦光在激光棒内分布v增益和温度分布不均起振不均光斑强度不均光学畸变激光效率和发散角变坏v影响泵浦光分布的因素聚光器的聚光特性聚焦或漫反射激光棒表面情况抛光或磨毛激光棒吸收系数与棒半径之积直照情况25第25页，本讲稿共25页