第6章-调Q技术与锁模ppt课件.ppt

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1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第第6章章 调调Q技术与锁模技术技术与锁模技术6.1 调调Q技术技术6.2 锁模技术锁模技术篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统n调调Q技术技术 脉宽纳秒量级脉宽纳秒量级 峰值功率峰值功率106W以上以上n锁模技术锁模技术脉宽皮秒或飞秒量级脉宽皮秒或飞秒量级 峰值功率峰值功率10W篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6.1 调调Q技术技术最早出现

2、在最早出现在19621962年年巨脉冲：高峰值功率的窄脉冲巨脉冲：高峰值功率的窄脉冲普通脉冲激光器输出的普通脉冲激光器输出的驰豫振荡驰豫振荡产生非线性光学分支产生非线性光学分支推动激光雷达、激光测距、高速摄影、核聚变等推动激光雷达、激光测距、高速摄影、核聚变等应用技术的发展应用技术的发展篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6.1.1 6.1.1 调调Q Q的基本理论的基本理论一、脉冲固体激光器输出的驰豫振荡一、脉冲固体激光器输出的驰豫振荡驰豫振荡：尖峰脉冲的宽度约为驰豫振荡：尖峰脉冲的宽度约为0.10.11ns1ns，间隔

3、约为，间隔约为5 510us,10us,光泵越强，光泵越强，尖峰脉冲个尖峰脉冲个数越多，但包络的峰值增加不多数越多，但包络的峰值增加不多最根本的原因：激光器的阈值始终保持不变最根本的原因：激光器的阈值始终保持不变篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、谐振腔的品质因数二、谐振腔的品质因数可以表征谐振腔损耗的大小可以表征谐振腔损耗的大小当当篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、调的基本原理三、调的基本原理光泵初期调高器件的振荡阈值光泵初期调高器件的振荡

4、阈值突然调低器件的阈值突然调低器件的阈值激光振荡的阈值条件激光振荡的阈值条件而而则则调技术的本质：控制谐振腔的损耗调技术的本质：控制谐振腔的损耗模式数光子在腔内的寿命篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统u谐振腔一般的种损耗谐振腔一般的种损耗反射损耗反射损耗吸收损耗吸收损耗衍射损耗衍射损耗散射损耗散射损耗输出损耗输出损耗u根据损耗的控制方法不同分类根据损耗的控制方法不同分类控制反射损耗控制反射损耗电光调电光调Q机械转镜调机械转镜调Q控制吸收损耗控制吸收损耗可饱和吸收染料调可饱和吸收染料调Q控制衍射损耗控制衍射损耗声光调声光调

5、Q控制输出损耗控制输出损耗透射调透射调Q篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统n调调Q Q激光器的要求激光器的要求u1.1.工作物质工作物质 高抗损伤阈值高抗损伤阈值 激光上能级寿命要比较长激光上能级寿命要比较长u2.2.光泵谱速率光泵谱速率 光泵谱速率大于上能级的自发辐射速率光泵谱速率大于上能级的自发辐射速率否则反转粒子数的积累水平不高否则反转粒子数的积累水平不高u3.Q3.Q值突变值突变 Q Q值的变化应与腔建立激光振荡的时间相近值的变化应与腔建立激光振荡的时间相近否则使脉冲展宽否则使脉冲展宽篮球比赛是根据运动队在规定的

6、比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统u四、调四、调Q Q激光器的两种储能方式激光器的两种储能方式 工作物质储能调工作物质储能调Q Q 谐振腔储能调谐振腔储能调Q Q1.1.工作物质储能调工作物质储能调Q Q脉冲反射式调脉冲反射式调（法）（法）将能量以激活离子的形式将能量以激活离子的形式储存在工作物质中储存在工作物质中(1)(1)工作过程工作过程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型

7、的系统u三个特殊的时刻：三个特殊的时刻：.值阶跃上升的时刻（值阶跃上升的时刻（t t0 0)2 2雪崩过程形成的时刻（雪崩过程形成的时刻（t t）.光子数密度达到最大值的时刻（光子数密度达到最大值的时刻（t tp p)u三个过程：三个过程：.自发辐射为主的过程自发辐射为主的过程.雪崩过程雪崩过程.光子数密度衰减的过程光子数密度衰减的过程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（）特点（）特点巨脉冲的宽度一般为巨脉冲的宽度一般为101020ns20ns边振荡边输出，输出光脉冲的形状与腔内光强的边振荡边输出，输出光脉冲的形状与腔内

8、光强的变化状态一致变化状态一致激光振荡终止，工作物质中残留一部分反转粒子激光振荡终止，工作物质中残留一部分反转粒子数数篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统谐振腔储能调（脉冲透射式调，谐振腔储能调（脉冲透射式调，法）法）将能量以光子的形式储存在谐振腔中，当腔内光将能量以光子的形式储存在谐振腔中，当腔内光子数密度达到最大值时，瞬间将腔内能量全部输子数密度达到最大值时，瞬间将腔内能量全部输出（腔倒空法）出（腔倒空法）偏振棱镜篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系

9、统（）工作过程（）工作过程 V=0腔内损耗极大，值很低，不能形成激光振荡，腔内损耗极大，值很低，不能形成激光振荡，积累反转粒子数积累反转粒子数腔内损耗很低，值突增，激光振荡建立腔内损耗很低，值突增，激光振荡建立当工作物质中的储能全部转化为腔内光子能量时当工作物质中的储能全部转化为腔内光子能量时,迅速撤去迅速撤去晶体上的电压晶体上的电压,形成巨脉冲形成巨脉冲篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统u特点特点腔能瞬间倒空腔能瞬间倒空更窄线宽更窄线宽更高峰值功率更高峰值功率更高能量利用率更高能量利用率篮球比赛是根据运动队在规定的比赛

10、时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6.1.2 调调Q激光器的速率方程激光器的速率方程u描述腔内光子数和工作物质的反转粒子数描述腔内光子数和工作物质的反转粒子数随时间变化规律的方程组随时间变化规律的方程组u几点说明：几点说明：单程损耗函数是理想的阶跃变化函数单程损耗函数是理想的阶跃变化函数工作物质的能级结构为二能级系统；开关打工作物质的能级结构为二能级系统；开关打开前，不存在自发辐射，开关打开后，光泵立开前，不存在自发辐射，开关打开后，光泵立即停止即停止只用来研究值阶跃后的脉冲形成过程只用来研究值阶跃后的脉冲形成过程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里

11、得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、调激光器的速率方程一、调激光器的速率方程工作物质受激辐射过程中工作物质受激辐射过程中,腔内光子数密度腔内光子数密度随距离随距离Z Z的增的增长率长率腔内光子数密度腔内光子数密度随时间的增长率为随时间的增长率为腔内光子数密度腔内光子数密度随时间的衰减率为随时间的衰减率为值阶跃后的单程损耗率光子在谐振腔内的寿命篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统腔内光子数密度总的变化率为腔内光子数密度总的变化率为腔内总光子数腔内总光子数的变化率的变化率当增益等于腔损耗时

12、当增益等于腔损耗时篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统得阈值增益系数得阈值增益系数令令则则增益系数正比于反转粒子数增益系数正比于反转粒子数N,则则篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统设设 时间内，反转粒子数的变化量为时间内，反转粒子数的变化量为dN.简化的二能级系统，每产生一个光子，反转粒子数简化的二能级系统，每产生一个光子，反转粒子数相应地减少两个，则相应地减少两个，则得速率方程得速率方程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因

13、此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、速率方程的解二、速率方程的解u1.腔内光子数腔内光子数Q Q值阶跃变化值阶跃变化,则则当当N=NN=Nt t时，腔内光子数达最大值时，腔内光子数达最大值篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统利用台劳级数在利用台劳级数在t附近展开附近展开u2.峰值功率峰值功率m设谐振腔输出反射镜的透过率为（另一腔镜为全反设谐振腔输出反射镜的透过率为（另一腔镜为全反镜），腔长为，光在腔内的运动速度为镜），腔长为，光在腔内的运动速度为，则，则输出反射镜单位时间内光能量的衰减率篮球比赛是根据运动队在

14、规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统u输出能量输出能量u单脉冲的能量利用率单脉冲的能量利用率定义定义意义：一个调脉冲可以从工作物质的储能中提取多大意义：一个调脉冲可以从工作物质的储能中提取多大比率的能量比率的能量对巨脉冲无贡献，以荧光的形式消耗掉对巨脉冲无贡献，以荧光的形式消耗掉脉冲终止脉冲终止时时，篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统代入代入篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统调脉冲的时间特性（脉宽和

15、调脉冲的时间特性（脉宽和波形波形）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统脉宽：半功率点间的宽度脉宽：半功率点间的宽度当当 取值不同时，用数值法求出的一些典取值不同时，用数值法求出的一些典型激光巨脉冲波形和脉宽型激光巨脉冲波形和脉宽上升段时间上升段时间下降段时间下降段时间篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统由图可知，对巨脉冲的上升时间影由图可知，对巨

16、脉冲的上升时间影响很大，随着，上升时间急剧缩响很大，随着，上升时间急剧缩短，短，下降时间与关系不大，下降时间下降时间与关系不大，下降时间主要取决于光子在腔内的自由衰减寿命主要取决于光子在腔内的自由衰减寿命篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Q开关开启速度的快慢直接影响巨脉开关开启速度的快慢直接影响巨脉冲的性能冲的性能n快开关快开关u开关时间远小于脉冲建立的延迟时间开关时间远小于脉冲建立的延迟时间l阶跃函数开关阶跃函数开关n慢开关慢开关u开关时间与脉冲建立的延迟时间相差不多或者更开关时间与脉冲建立的延迟时间相差不多或者更长长

17、l线性函数开关线性函数开关l抛物线函数开关抛物线函数开关u不足：容易引起多脉冲的形成不足：容易引起多脉冲的形成篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6.1.3 电光调电光调Q一、晶体的电光效应基础一、晶体的电光效应基础KerrKerr效应（二次电光效应）：各向同性的透明介质在电场效应（二次电光效应）：各向同性的透明介质在电场作用下变为双折射介质的现象。作用下变为双折射介质的现象。PockelsPockels效应：某些晶体在电场作用下产生与电场的一次效应：某些晶体在电场作用下产生与电场的一次方成比的电光效应。方成比的电光效应。

18、电光调电光调Q Q即是利用某些晶体所具有的线性电光效应实现即是利用某些晶体所具有的线性电光效应实现Q Q值值突变的突变的优点：开关时间短；效率高；调优点：开关时间短；效率高；调Q Q的时间可以精确控制；的时间可以精确控制；系统工作稳定；重复频率高；输出脉冲窄（系统工作稳定；重复频率高；输出脉冲窄（10-20ns);10-20ns);峰峰值功率高（几十兆瓦以上）值功率高（几十兆瓦以上）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电光晶体：单轴晶体电光晶体：单轴晶体要求：电光系数大；抗破坏阈值高；光学要求：电光系数大；抗破坏阈值高；光

19、学质量好等质量好等常用的电光晶体：常用的电光晶体：KD*PKD*P（磷酸二氘钾）类（磷酸二氘钾）类晶体和晶体和LiNbOLiNbO3 3类晶体类晶体纵向电光效应纵向电光效应篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统E=0晶体在三个感应主轴方向上的折射率分布为晶体在三个感应主轴方向上的折射率分布为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统产生的相位差产生的相位差在出射表面，两偏振光合成振动的偏振状态取决于在出射表面，两偏振光合成振动的偏振状态取决于所加电压大小不同，

20、合成的偏振光偏振状态不同所加电压大小不同，合成的偏振光偏振状态不同篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、带偏振器的二、带偏振器的PockelsPockels电光调器件电光调器件、激光器的结构激光器的结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统偏振器兼作起偏和检偏作用偏振器兼作起偏和检偏作用采用采用KD*PKD*P晶体晶体纵向电光效应纵向电光效应u工作原理工作原理V=0,V=0,腔的损耗很低腔的损耗很低,Q,Q值很高，打开状态值很高，打开状态V=VV=V/

21、4/4 时时,腔的损耗很高腔的损耗很高,Q,Q值很低，关闭状态值很低，关闭状态u器件的工作状态器件的工作状态篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统u关键问题关键问题1.1.准确控制准确控制Q Q开关打开的延迟时间开关打开的延迟时间2.2.电光晶体的电光晶体的x x轴轴(或或y y轴轴)与偏振棱镜的起偏方向二者之间的相对位置与偏振棱镜的起偏方向二者之间的相对位置u实际运用中，关键问题的解决实际运用中，关键问题的解决第一，做好第一，做好“关门关门”实验实验调调Q Q激光器安装好后激光器安装好后,给给KDPKDP电光晶体加恒定的电

22、光晶体加恒定的V V/4/4电压电压,并并绕其光轴转动晶体绕其光轴转动晶体,打激光打激光.反复微调电光晶体反复微调电光晶体,直至其直至其x x轴轴(或或y y轴轴)与偏振棱镜的起偏方向平行与偏振棱镜的起偏方向平行.同时同时,适当微调适当微调V V/4/4电压值电压值,直至发射激光时直至发射激光时,激光器完全不能振荡激光器完全不能振荡.说明电光说明电光Q Q开关已处于完全关闭的状态开关已处于完全关闭的状态.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二，准确调整开关的打开的延迟时间第二，准确调整开关的打开的延迟时间 接通电光晶体上

23、的高压退压电路接通电光晶体上的高压退压电路,发射动态激光发射动态激光,微调氙灯微调氙灯开始泵谱到退去开始泵谱到退去V V/4/4电压之间的延迟时间电位器电压之间的延迟时间电位器,边测量边测量激光的强弱激光的强弱,边微调延时电位器旋纽边微调延时电位器旋纽,直到激光输出最强为直到激光输出最强为止止.n消除电光晶体的光弹效应消除电光晶体的光弹效应 在外电场作用下在外电场作用下,晶体内部会产生机械应力使晶体的折射晶体内部会产生机械应力使晶体的折射率发生变化率发生变化.n给晶体加一个瞬时的负高压来消除光弹效应所造成的影响给晶体加一个瞬时的负高压来消除光弹效应所造成的影响篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时

24、间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、三、单块双单块双4545电光调激光器电光调激光器利用利用LNLN晶体的横向电光效应晶体的横向电光效应激光器的结构激光器的结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统LN45LN45斜面矩形长方体斜面矩形长方体光轴光轴Z Z轴轴电压电压X X轴轴不影响通光不影响通光,电场均匀电场均匀u结构优点结构优点:不需要加偏振器不需要加偏振器插入损耗小插入损耗小结构简单结构简单篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统

25、是一种得分类型的系统工作原理工作原理篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统u结论结论第一第一,AB,AB段段-起偏器起偏器;后段后段-检偏器检偏器;双双45LN45LN晶体等晶体等效于在两个偏振器之间夹一个电光晶体效于在两个偏振器之间夹一个电光晶体第二第二,当在晶体上加有当在晶体上加有V=VV=V/2/2 时时 ,通过晶体的通过晶体的o o光光和和e e光都偏离了原来入射光的传播方向光都偏离了原来入射光的传播方向.此时

26、此时,腔内腔内光路不同光路不同,损耗很高损耗很高,Q,Q开关处于关闭状态开关处于关闭状态,不能形不能形成激光振荡成激光振荡.典型的双典型的双45LN45LN调调Q Q器件的脉宽为器件的脉宽为6 610ns,10ns,峰值功率大于峰值功率大于10MW,10MW,单脉冲能量可达单脉冲能量可达200mJ200mJ 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、电光晶体材料和电极结构四、电光晶体材料和电极结构电光晶体材料电光晶体材料核心器件核心器件篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是

27、一种得分类型的系统电光晶体材料的选择电光晶体材料的选择:消光比消光比,半波电压半波电压,抗破坏阈抗破坏阈值和透过率值和透过率(1)消光比消光比衡量电光衡量电光Q Q开关性能的重要指标开关性能的重要指标取决于晶体折射率的均匀性取决于晶体折射率的均匀性KDPKDP晶体的消光比可达晶体的消光比可达10104 4以上以上LNLN晶体的消光比晶体的消光比,最高可达最高可达10103 3(2)(2)半波电压半波电压V V/2/2 高高,使用不安全使用不安全,对电路干扰大对电路干扰大(3)(3)抗破坏阈值抗破坏阈值能承受比较高的功率密度能承受比较高的功率密度KDKD*P P可达可达500MW/cm500MW

28、/cm2 2LNLN晶体低晶体低篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统(4)透过率透过率要求高的透过率要求高的透过率,以减小插入损耗以减小插入损耗KDKD*P P0.20.22.0um2.0um从可见光到从可见光到1.4um,1.4um,透过率透过率85%85%LNLN晶体晶体0.40.45um,5um,最高透过率可达最高透过率可达98%98%电光晶体的防潮问题电光晶体的防潮问题:LNLN晶体不易潮解晶体不易潮解,无需密封无需密封KDKD*P P易潮解易潮解,通光表面发毛通光表面发毛,通光损耗增大通光损耗增大篮球比赛是根据运

29、动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统电极结构电极结构设计原则设计原则:使晶体内电场分布均匀使晶体内电场分布均匀横向运用的横向运用的LNLN晶体晶体,电场方向与通光方向垂直电场方向与通光方向垂直,电电极作成平板形极作成平板形篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6.1.4 可饱和吸收调可饱和吸收调Qn利用可饱和吸收介质的吸收特性利用可饱和吸收介质的吸收特性,将其置于

30、谐振腔将其置于谐振腔中中,通过控制腔内的吸收损耗来实现通过控制腔内的吸收损耗来实现Q Q值的突变值的突变n优点优点:结构简单、方便实用结构简单、方便实用n被动被动Q Q开关开关n最早出现于最早出现于19641964年年篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、可饱和吸收染料调一、可饱和吸收染料调Q原理原理可饱和吸收染料的性质可饱和吸收染料的性质:吸收系数非常数吸收系数非常数IsIs饱和吸收光强饱和吸收光强,与染料的种类和浓度有关与染料的种类和浓度有关浓度增大浓度增大,I,Is s增大增大可饱和吸收染料调可饱和吸收染料调Q Q

31、适用于脉冲激光器适用于脉冲激光器篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、可饱和吸收染料的速率方程二、可饱和吸收染料的速率方程二能级系统二能级系统染料分子对频率染料分子对频率v v的激光辐射的吸收截面为的激光辐射的吸收截面为在开始照射时，荧光很弱，在开始照射时，荧光很弱，染料物质在通光方向的染料物质在通光方向的 厚度为厚度为l l，初始吸收系数，初始吸收系数初始透过率为初始透过率为初始透过率是设计染料初始透过率是设计染料Q Q开关的主要参数。可直接用分光开关的主要参数。可直接用分光光度计测量光度计测量篮球比赛是根据运动队在规

32、定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统初始透过率低，腔内不能形成激光振荡，初始透过率低，腔内不能形成激光振荡，随着光泵的作用，染料分子跃迁到激发态，吸收随着光泵的作用，染料分子跃迁到激发态，吸收截面减小截面减小进一步增大泵谱光，吸收截面进一步减小，最后进一步增大泵谱光，吸收截面进一步减小，最后达到动态平衡达到动态平衡此时，此时，吸收达到饱和，染料透明吸收达到饱和，染料透明谐振腔实现了谐振腔实现了Q Q值的突变值的突变,产生巨脉冲产生巨脉冲篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统根据

33、染料分子能级的速率方程推导其吸收截面随时间变化的规律根据染料分子能级的速率方程推导其吸收截面随时间变化的规律染料分子激发态能级粒子变化的速率方程为染料分子激发态能级粒子变化的速率方程为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统染料染料Q Q开关的吸收截面随时间和入射激光辐射密度开关的吸收截面随时间和入射激光辐射密度变化的方程变化的方程当入射光强度很强（当入射光强度很强（很大）时，吸收截面很小，很大）时，吸收截面很小，透过率最大，染料透明透过率最大，染料透明篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛

34、的计时计分系统是一种得分类型的系统三、染料调三、染料调Q激光器结构激光器结构1 1染料调染料调Q Q激光器结构激光器结构 脉冲激光器插入染料盒脉冲激光器插入染料盒篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统n染料三种基本要求染料三种基本要求:1.1.波长匹配且吸收带宽窄波长匹配且吸收带宽窄(见书见书251251页页)对激光波长具有强烈的可饱和吸收对激光波长具有强烈的可饱和吸收2.2.染料要有适当的饱和光强值染料要有适当的饱和光强值表征染料饱和效应强弱的重要参量表征染料饱和效应强弱的重要参量3.3.染料溶液要有良好的光化学稳定性染料

35、溶液要有良好的光化学稳定性篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.2.染料调染料调Q Q激光器的输出特性激光器的输出特性（1 1）阈值输入能量）阈值输入能量使激光器输出单脉冲所对应的最低输入能量使激光器输出单脉冲所对应的最低输入能量篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）坪宽）坪宽产生双脉冲的阈值输入能量与产生单脉冲的阈值输入能量产生双脉冲的阈值输入能量与产生单脉冲的阈值输入能量之差之差泵谱能量控制在坪区的中点附件泵谱能量控制在坪区的中点附件（3 3

36、）阈值效率）阈值效率在阈值泵谱条件下在阈值泵谱条件下,器件的输出能量与输入能量之比器件的输出能量与输入能量之比篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3.影响染料调影响染料调Q Q激光器输出特性的主要因素激光器输出特性的主要因素（1 1）染料浓度）染料浓度存在最佳浓度或最佳透过率存在最佳浓度或最佳透过率当当 时时,器件阈值效率最高器件阈值效率最高对于输出波长对于输出波长1.06 1.06 的中小功率器件的中小功率器件,最佳透过率约为最佳透过率约为50%50%60%.60%.（2 2）输入能量）输入能量（3 3）染料盒结构）

37、染料盒结构染料盒溶液层的厚度和容积对输出性能的影响染料盒溶液层的厚度和容积对输出性能的影响 当当T T一定一定,染料层越薄染料层越薄,染料浓度越大染料浓度越大（4 4）谐振腔输出镜反射率）谐振腔输出镜反射率R R 应遵从小于静态激光器最佳值的原则应遵从小于静态激光器最佳值的原则篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一般一般L=1mm 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6.1.5 声光调声光调Qn将声光器件置于激光器的谐振腔中将声光器件置于激光器的谐振腔

38、中n利用声光器件的声光衍射效应来控制谐振腔损耗利用声光器件的声光衍射效应来控制谐振腔损耗以实现以实现Q Q值的突变值的突变n优点优点:性能稳定、重复频率高、调制电压低性能稳定、重复频率高、调制电压低适用于中小功率、高重频的脉冲器件适用于中小功率、高重频的脉冲器件篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、弹光效应一、弹光效应 由于由于外力外力作用而引起介质光学性质变化的现象称作用而引起介质光学性质变化的现象称为为弹光效应弹光效应二、声光效应二、声光效应声波是一种声波是一种弹性波弹性波(纵向应力波纵向应力波)，在介质中传播时，它

39、使介，在介质中传播时，它使介质产生相应的质产生相应的弹性形变弹性形变，从而激起介质中各，从而激起介质中各质点沿声波的传质点沿声波的传播方向振动播方向振动，引起，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，因此，介质的折射率介质的折射率也随着发生相应的周期性变化也随着发生相应的周期性变化.由于由于声波声波的作用而引起介质光学性质变化的现象称为的作用而引起介质光学性质变化的现象称为声光效应声光效应声光效应是弹光效应的一种类型声光效应是弹光效应的一种类型篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统超声场作用的

40、这部分如同一个光学的超声场作用的这部分如同一个光学的“相位光栅相位光栅”，该光栅间距，该光栅间距(光栅常数光栅常数)等于声波波长等于声波波长 s s当光波通过此介质时，就会产生光的当光波通过此介质时，就会产生光的衍射衍射，其，其衍衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化而变化篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统光穿越声波传播的介质时，产生光穿越声波传播的介质时，产生衍射衍射按照按照声波频率的高低声波频率的高低以及以及声波和光波作声波和光波作用长度的不同用长度的不同，声光互

41、作用可以分为：，声光互作用可以分为：1.喇曼喇曼奈斯奈斯(Raman-Nath)衍射衍射2.布喇格布喇格(Bragg)衍射衍射篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、喇曼奈斯衍射一、喇曼奈斯衍射当当超声波频率较低超声波频率较低，光波光波垂直于声场传播方向入垂直于声场传播方向入射，射，声光互作用长度声光互作用长度L较短较短时，产生时，产生喇曼喇曼-奈斯衍奈斯衍射射由于声速比光速小很多，故声光介质可视为一个由于声速比光速小很多，故声光介质可视为一个静止的平面相位光栅静止的平面相位光栅声波长声波长s比光波长比光波长大得多，当光波

42、平行通过介大得多，当光波平行通过介质时，几乎不通过声波面，因此只受到质时，几乎不通过声波面，因此只受到相位调制相位调制篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统通过光密通过光密(折射率大折射率大)部分的光部分的光波波阵面将推迟波波阵面将推迟通过光疏通过光疏(折射率小折射率小)部分的光部分的光波波阵面将超前波波阵面将超前通过声光介质的平面波波阵面通过声光介质的平面波波阵面出现凸凹现象，变成一个折皱出现凸凹现象，变成一个折皱曲面曲面由出射波阵面上各子波源发出由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生的次波将发生相干作用相干作用，形成形成

43、与入射方向对称分布的多级衍与入射方向对称分布的多级衍射光射光篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统声波在介质引起的弹性应变场：声波在介质引起的弹性应变场：声光介质中折射率分布：声光介质中折射率分布：声行波近似不随时间变化声行波近似不随时间变化由于介质折射率发生了周期性的变化，所以会由于介质折射率发生了周期性的变化，所以会对入射光波的相位对入射光波的相位进行调制进行调制如果考察的是一如果考察的是一平面光波平面光波垂直入射的情况，出射的光波不再是单垂直入射的情况，出射的光波不再是单色平面波，而是一个被调制了的光波，其等相面是由函

44、数色平面波，而是一个被调制了的光波，其等相面是由函数n(x)决决定的定的折皱曲面折皱曲面波面上各点作为次波源，发出子波在空间相互干涉形成波面上各点作为次波源，发出子波在空间相互干涉形成多级衍射多级衍射条纹条纹n0：平均折射率：平均折射率n：声致折射率变化声致折射率变化篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统衍射角衍射角喇曼喇曼-奈斯声光衍射结果奈斯声光衍射结果使光波在远场分成一组衍射光，它们分别对应于使光波在远场分成一组衍射光，它们分别对应于确定的衍射角确定的衍射角 (即传播方向即传播方向)和衍射强度和衍射强度对应不同对应不同

45、m的取值，不同的取值，不同角方向的衍射光取极大值角方向的衍射光取极大值对于一定的对于一定的和和s，只有某些，只有某些角满足条件角满足条件例：例：m0,0为零级极值方向为零级极值方向 m1,为为1级极值方向级极值方向零级亮纹两边对称分布各高级亮条纹零级亮纹两边对称分布各高级亮条纹篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3210-1-2-3衍射光强衍射光强这一组衍射光是离散型的这一组衍射光是离散型的各级衍射光各级衍射光对称对称地分布在零级衍射光两侧地分布在零级衍射光两侧光功率分布在光功率分布在零级条纹上最大零级条纹上最大，各衍射条

46、纹的，各衍射条纹的光强值光强值递减递减同级次衍射光的强度相等同级次衍射光的强度相等篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、布喇格衍射二、布喇格衍射当当声波频率较高声波频率较高，声光作用长度声光作用长度L较大较大，而且光束，而且光束与声波波面间与声波波面间以一定的角度斜入射以一定的角度斜入射时，光波在介时，光波在介质中要穿过多个声波面，故介质具有质中要穿过多个声波面，故介质具有“体光栅体光栅”的性质的性质当当入射光与声波面间夹角满足一定条件入射光与声波面间夹角满足一定条件时，介质时，介质内内各级衍射光会相互干涉各级衍射光会相

47、互干涉，各高级次衍射光将互各高级次衍射光将互相抵消相抵消，只出现，只出现0级级和和+l级级(或或-1级级)(视入射光的视入射光的方向而定方向而定)衍射光，即产生衍射光，即产生布喇格衍射布喇格衍射篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统若能合理选择参数，超若能合理选择参数，超声场足够强，可声场足够强，可使入射使入射光能量几乎全部转移到光能量几乎全部转移到+1级级(或或-1级级)衍射极值衍射极值上上光束能量可以得到充分光束能量可以得到充分利用利用利用布拉格衍射效应制利用布拉格衍射效应制成的声光器件可以获得成的声光器件可以获得较高的

48、效率较高的效率图2 声光调制器：(a)拉曼-纳斯型；(b)布喇格型篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统同一镜面上的衍射情况同一镜面上的衍射情况要使声波面上所有点同时满要使声波面上所有点同时满足这一条件，只有使足这一条件，只有使不同镜面上的衍射情况不同镜面上的衍射情况(m=0,1)(m=0,1)布喇格方程布喇格方程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统考虑到，所以（取考虑到，所以（取m=1)只有使只有使入射角等于布喇格角入射角等于布喇格角时，声波面上衍时，

49、声波面上衍射光波具有同相位，满足相干加强的条件，射光波具有同相位，满足相干加强的条件，得到衍射极值得到衍射极值 布喇格角布喇格角声波波速声波波速篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 判别喇曼奈斯衍射与布判别喇曼奈斯衍射与布喇格衍射的条件：喇格衍射的条件：喇曼奈斯衍射：喇曼奈斯衍射：LL0篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统一、声光调一、声光调Q原理原理n利用激光通过声光介质中的超声场时发生利用激光通过声光介质中的超声场时发生BraggBragg衍衍射射

50、,使光束偏离出谐振腔使光束偏离出谐振腔.n损耗大损耗大,Q,Q值很低值很低n当工作物质上能级粒子数积累到极大值时当工作物质上能级粒子数积累到极大值时,突然撤突然撤去声光介质中的超声场去声光介质中的超声场篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、声光调二、声光调Q激光器激光器组成：声光介质、电声换能器、吸声材料和驱动电源组成：声光介质、电声换能器、吸声材料和驱动电源篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负