長春理工大學(xué) 激光器件與技術(shù) 第二章-2講

1、長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 1第第2章章調(diào)調(diào)Q（Q開關(guān)）技術(shù)開關(guān)）技術(shù)長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 2第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q一一. 電光調(diào)電光調(diào)Q原理原理長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 3第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q1. 帶偏振器的電光調(diào)帶偏振器的電光調(diào)Q器件器件-（雙偏振器）（雙偏振器）氙燈氙燈 YAG 激光激光 全全反鏡反鏡 輸出鏡輸出鏡 起偏器起偏器 KD*P/2Uxzy檢偏器檢偏器 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page:

2、 4第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q1). Q開關(guān)開關(guān)“打開打開”時：時：氙燈氙燈 YAG 激光激光 全反鏡全反鏡 輸出鏡輸出鏡 起偏器起偏器 KD*Pxzy檢偏器檢偏器 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 5第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q2). Q開關(guān)開關(guān)“關(guān)閉關(guān)閉”時：時：氙燈氙燈 YAG 激光激光 全全反鏡反鏡 輸出鏡輸出鏡 起偏器起偏器 KD*P/2Uxzy檢偏器檢偏器 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 6第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q3).電光調(diào)電光調(diào)Q的過程：的過程： 在氙燈剛開始點燃時，事先在

3、調(diào)制晶體上加在氙燈剛開始點燃時，事先在調(diào)制晶體上加/2電壓，使電壓，使諧振腔處于諧振腔處于“關(guān)閉關(guān)閉”的低的低Q值狀態(tài)，阻斷激光振蕩的形成。值狀態(tài)，阻斷激光振蕩的形成。 待激光上能級反轉(zhuǎn)的粒子數(shù)積累到最大值時，突然撤去晶待激光上能級反轉(zhuǎn)的粒子數(shù)積累到最大值時，突然撤去晶體上的體上的/2電壓，使激光器瞬間處于高電壓，使激光器瞬間處于高Q值狀態(tài)，于是產(chǎn)生雪值狀態(tài)，于是產(chǎn)生雪崩式的激光振蕩，就可輸出一個巨脈沖。崩式的激光振蕩，就可輸出一個巨脈沖。長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 7第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q1. 帶偏振器的電光調(diào)帶偏振器的電光調(diào)Q器件器件

4、-（雙偏振器）（雙偏振器）氙燈氙燈 YAG 激光激光 全反鏡全反鏡 輸出鏡輸出鏡 起偏器起偏器 KD*P/2Uxzy檢偏器檢偏器 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 8第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q2. 帶偏振器的電光調(diào)帶偏振器的電光調(diào)Q器件器件- -（單偏振器）（單偏振器）氙燈氙燈 YAG 激光激光 全全反鏡反鏡 輸出鏡輸出鏡 偏振器偏振器 KD*P/4Uxzy長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 9第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q1). Q開關(guān)開關(guān)“打開打開”時：時：氙燈氙燈 YAG 激光激光 全反鏡全反鏡 輸出鏡

5、輸出鏡 偏振器偏振器 KD*Pxzy長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 10第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q2). Q開關(guān)開關(guān)“關(guān)閉關(guān)閉”時：時：氙燈氙燈 YAG 激光激光 全反鏡全反鏡 輸出鏡輸出鏡 偏振器偏振器 KD*P/4Uxzy長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 11第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q3). 調(diào)調(diào)Q過程過程 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 12第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q2. 帶偏振器的電光調(diào)帶偏振器的電光調(diào)Q器件器件-（單偏振器）（單偏振器）氙燈氙燈

6、 YAG 激光激光 全反鏡全反鏡 輸出鏡輸出鏡 偏振器偏振器 KD*P/4Uxzy長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 13第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q3. 單塊雙單塊雙45o電光調(diào)電光調(diào)Q器件器件-（無偏振器）（無偏振器）YAG 激光激光 全全反鏡反鏡 輸出鏡輸出鏡 LN 氙燈氙燈 45 45 zy x長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 14第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q 帶偏振器的帶偏振器的Q開關(guān)激光器需加偏振器，使腔內(nèi)元件增多，因開關(guān)激光器需加偏振器，使腔內(nèi)元件增多，因而增加了腔內(nèi)損耗，降低了調(diào)而增加了腔內(nèi)損

7、耗，降低了調(diào)Q效率。把晶體做成雙效率。把晶體做成雙的形的形式，使晶體起著偏振、式，使晶體起著偏振、Q開關(guān)兩個作用，克服了上述開關(guān)兩個作用，克服了上述Q開關(guān)開關(guān)激光器的缺點。激光器的缺點。 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 15第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q1). 未加電壓時：未加電壓時：光性質(zhì)光性質(zhì) 折射率折射率 ABBCCE o光光 o光光 o光光 n ononoC 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 16第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Qsin45sineenn zyx ABCE 45 sinsineenn光性質(zhì)

8、光性質(zhì) 折射率折射率 ABBCCE e光光 e光光 e光光 nenone長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 17第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q2). 加電壓（加電壓（U/2）時：）時：zyxABC 45 sin45sinoenn 光性質(zhì)光性質(zhì) 折射率折射率 ABBCCE ooeenononeE長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 18第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q光性質(zhì)光性質(zhì) 折射率折射率 ABBCCEeeoonenonozyxABCE 45 sin45sineenn 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)

9、與技術(shù)系Page: 19第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)QCE C 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 20第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q從上面的分析可看出：從上面的分析可看出：長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 21第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 22第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 23第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q4. 脈沖透射式脈沖透射式(PTM)調(diào)調(diào)Q-腔倒

10、空腔倒空 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 24第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q 偏振器偏振器P1和和P2，P1P2，M1和和M2都都是全反鏡。當(dāng)電光晶體上不加電壓時，在是全反鏡。當(dāng)電光晶體上不加電壓時，在泵浦的作用下，上能級反轉(zhuǎn)粒子數(shù)逐漸增泵浦的作用下，上能級反轉(zhuǎn)粒子數(shù)逐漸增加，自發(fā)輻射光可順利通過加，自發(fā)輻射光可順利通過P1和和P2，但輸，但輸出端無反射鏡，腔的出端無反射鏡，腔的Q值很低，無法形成值很低，無法形成激光振蕩。當(dāng)電光晶體上加半波電壓激光振蕩。當(dāng)電光晶體上加半波電壓V/2時，通過時，通過P1的線偏振光通過電光晶體后偏的線偏振光通過電光晶體后

11、偏振面旋轉(zhuǎn)振面旋轉(zhuǎn)90o，不能通過偏振器，不能通過偏振器P2，但可，但可經(jīng)界面全反射到腔鏡經(jīng)界面全反射到腔鏡M2上，激光振蕩在上，激光振蕩在M1和和M2之間產(chǎn)生。當(dāng)腔內(nèi)振蕩的光子密之間產(chǎn)生。當(dāng)腔內(nèi)振蕩的光子密度達(dá)到最大值時，迅速撤去電光晶體上的度達(dá)到最大值時，迅速撤去電光晶體上的半波電壓，于是腔內(nèi)存儲的最大光能量瞬半波電壓，于是腔內(nèi)存儲的最大光能量瞬間通過間通過P2輸出，從而獲得脈寬很窄的巨脈輸出，從而獲得脈寬很窄的巨脈沖。沖。 長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 25第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系

12、Page: 26第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q二二. Q開關(guān)的應(yīng)用開關(guān)的應(yīng)用長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 27第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q三三. 電光調(diào)電光調(diào)Q激光器的設(shè)計：激光器的設(shè)計：長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 28第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 29第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 30第二章 調(diào)Q技術(shù)2.3 電光調(diào)電光調(diào)Q長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系長春理工大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系Page: 31第二章 調(diào)Q技術(shù)電光調(diào)電光調(diào)Q 小結(jié)小結(jié) 脈沖透射式脈沖透射式(PTM)調(diào)調(diào)Q具有什么優(yōu)勢？它與脈沖反射式具有什么