激光調(diào)Q原理與技術(shù)

1、調(diào)Q原理與技術(shù),1 調(diào)Q原理,一、弛豫振蕩現(xiàn)象,普通脈沖激光器輸出波形由一系列不規(guī)則的尖峰脈沖組成,1、現(xiàn)象,2、解釋,泵浦使激光器達(dá)到閾值，產(chǎn)生激光反轉(zhuǎn)粒子數(shù)減少至低于閾值激光熄滅,3、特點(diǎn),2)加大泵浦能量，只是增加尖峰的個(gè)數(shù)，不能增加峰值功率,1)峰值功率不高，只在閾值附近,4、原因,激光器的閾值始終保持不變,二、調(diào)Q基本概念,泵浦時(shí)令腔損耗很大(Q很小),突然減小損耗(增大Q),使積蓄的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)在短時(shí)間內(nèi)完成受激輻射,形成光脈沖,tp:光子數(shù)密度達(dá)到m的時(shí)刻,相應(yīng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度為nt,tr:光子數(shù)密度升到m/2的時(shí)刻,相應(yīng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度為nr,te:光子數(shù)密度降到m/2的時(shí)刻,相應(yīng)反

2、轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度為ne,一、工作原理,1、Q開關(guān)開啟,2、Q開關(guān)關(guān)閉,2 轉(zhuǎn)鏡調(diào)Q激光器,二、裝置,一、電光效應(yīng),沿電光晶體的某一特定方向加直流電場(chǎng)后,在光軸方向上產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，即入射線偏振光將分解為兩個(gè)偏振方向正交的本征偏振光,1)縱向電光效應(yīng):電場(chǎng)方向與光傳播方向一致,2)橫向電光效應(yīng):電場(chǎng)方向與光傳播方向垂直,電光調(diào)Q激光器,1、定義,2、類型,電光調(diào)Q裝置示意圖,加電場(chǎng)后兩個(gè)正交的本征偏振光折射率之差,4、相移,入射線偏振光通過(guò)晶體后兩本征模產(chǎn)生的相位差,3、折射率差,no:晶體o光主折射率,晶體有效電光系數(shù),E:直流電場(chǎng)強(qiáng)度,L：晶體沿通光方向長(zhǎng)度 ：真空中光波長(zhǎng),5、半波電壓,使相移

3、等于所須電壓,縱向電光效應(yīng),橫向電光效應(yīng),H:晶體沿電場(chǎng)方向的長(zhǎng)度,6、電光晶體的作用,若=45，則入、出射線偏振光方向互相垂直,1、加: 相當(dāng)于半波片,使入射線偏振光的偏振方向繞任一本征偏振光的偏振方向轉(zhuǎn)過(guò)2角(為入射線偏振光與該本征偏振光的夾角,2、加: 相當(dāng)于四分之一波片,使入射線偏振光變?yōu)闄E圓偏振光,若=45，則出射橢圓偏振光變?yōu)閳A偏振光,a)電場(chǎng)沿x軸，光傳播方向沿z軸(橫) 兩本征偏振光方向分別沿x、y,2)鈮酸鋰(LN,b)電場(chǎng)沿y軸，光傳播方向沿z軸(橫) 兩本征偏振光方向分別沿x、y,1)磷酸氫鉀(KDP,7、常用電光晶體工作模式,電場(chǎng)與光傳播方向都沿z軸(縱) 兩本征偏振光方向分別沿x、y,二、電光調(diào)Q工作原理,1、Q開關(guān)開啟,2、Q開關(guān)關(guān)閉,三、電光調(diào)Q激光器裝置,1、帶偏振器的KDP電光調(diào)Q激光器,2、雙45LN電光調(diào)Q激光器,當(dāng) =/2 時(shí)，所需電壓稱作四分之一波電壓，記作V/4；電光晶體上施以電壓 V/4 時(shí)，從偏振器出射的線偏振光經(jīng)電光晶體后，沿 x和 x方向的偏振分量產(chǎn)生了 /2 位相延遲，經(jīng)全反射鏡反射后再次通過(guò)電光晶體后又將產(chǎn)生 =/2 延遲，合成后雖仍是線偏振光，但偏振方向垂直于偏振器的偏振方向，因此不能通過(guò)偏振器。 這種情況下諧振腔的損耗很大，處于低Q值狀態(tài)，激光器不能振蕩，激光上能級(jí)不斷積累粒子； 如果在某一時(shí)刻，