激光器件1-基本特性

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1、激光器件原理与设计激光器件原理与设计1固体激光器第一章固体激光器工作的基本原理与特性赵存华电话：15236663298Email:zhao.cun.hua@163.com§2.1.1引言21960年问世的第一台激光器是固体红宝石激光器。1961年我国第一台激光器也是固体激光器§2.1.1引言3固体激光器的应用1、材料加工—切割、焊接、打标、划片、调阻2、激光测量—测距、测速、测长3、激光光谱学—环境监测、微量元素测量4、激光医疗—眼科、皮肤科、美容、外科5、激光核聚变—神光装置6、军事—反导、致盲、反潜、通讯、制导、雷达§2.1.1

2、引言4§2.1.1引言5§2.1.1引言6§2.1.1引言7激光除斑§2.1.1引言8激光核聚变过程§2.1.1引言9固体激光器的主要特点1、运行方式多样连续---最大平均功率达1.6万瓦脉冲---单脉冲能量达数万焦尔，调Q----电光或声光，频率>50KHz，峰值功率>MW锁模---频率>MHz，峰值功率>MW热容---输出平均功率已达100KW§2.1.1引言10脉冲激光器声光调Q激光波形§2.1.1引言11德国Trumpf公司4000W灯泵浦固体激光器§2.1.1引言12德国Rofin公司2000W半导体泵浦固体激光器§2.1

3、.1引言1330KW固体热容激光器§2.1.1引言142、固体工作物质多、激光谱线广、可实现倍频工作物质：红宝石、钕玻璃、Nd:YAG、Nd:YVO4、蓝宝石、Nd:GGG、Nd:GdVO4Yb:YAG二倍频w(1064nm)+w(1064nm)→2w(532nm)三倍频w(1064nm)+2w(532nm)→3w(355nm)四倍频2w(532nm)+2w(532nm)→4w(266nm)五倍频w(1064nm)+4w(266nm)→5w(213nm)六倍频3w(355nm)+3w(355nm)→6w(177.3nm)固态红外10

4、64nm1064nm1064nm激光器532nm355nm266nm213nm177.3nm§2.1.1引言15深紫外激光器Nd:YVO1064nmLBOLD4/Nd:YAG(SHG)532nmKBBFCBO/LBO177.3nm(6HG)(THG)355nm§2.1.1引言163、导光系统简单，可用光纤传输4、结构紧凑、价格适宜§2.1.2固体激光器的基本特性17一、基本结构灯泵浦脉冲激光器冷却系统§2.1.2固体激光器的基本特性18§2.1.2固体激光器的基本特性19§2.1.2固体激光器的基本特性20灯泵浦连续激光器冷却系统连

5、续氪灯激光输出红光Nd:YAG棒聚光腔连续氪灯全反镜输出镜连续激光电源§2.1.2固体激光器的基本特性21半导体泵浦连续固体激光器半导体激光器准直透镜工作物质全反镜输出镜§2.1.2固体激光器的基本特性22固体激光器主要由以下几部分组成1、工作物质：激光器的核心红宝石、Nd:GGG三能级系统Yb:YAG按能级结构Nd:YAG钕玻璃四能级系统Nd:YVONd:YAG4§2.1.2固体激光器的基本特性23棒状板条按外形结构圆盘管状§2.1.2固体激光器的基本特性242、泵浦源:为工作物质提供光能形成粒子数反转常用的有氙灯、氪灯、半导体激

6、光器连续氪灯脉冲氙灯§2.1.2固体激光器的基本特性25半导体激光器§2.1.2固体激光器的基本特性26半导体激光器发光面§2.1.2固体激光器的基本特性273、聚光腔：将泵浦源辐射的光能有效均匀地会聚至工作物质上，以获得高的泵浦效率。以铜为基底，表面抛光镀金或银，镜金属腔面反射，椭圆结构§2.1.2固体激光器的基本特性28§2.1.2固体激光器的基本特性29§2.1.2固体激光器的基本特性30陶瓷腔漫反射，紧包结构陶瓷反射体在可见光区（380nm-780nm)光谱平均反射率在97%以上，§2.1.2固体激光器的基本特性31§2.1

7、.2固体激光器的基本特性32§2.1.2固体激光器的基本特性33§2.1.2固体激光器的基本特性344、谐振腔：激光器的重要部分，由全反射镜和部分反射镜组成。稳腔、介稳腔、非稳腔和混合腔§2.1.2固体激光器的基本特性355、冷却和滤光系统§2.1.2固体激光器的基本特性366、激光电源固体激光脉冲电源固体激光连续电源§2.1.2固体激光器的基本特性37二、能量转换脉冲灯泵浦激光器§2.1.2固体激光器的基本特性38Nd:YAG吸收光谱、灯发射谱、LD发射谱§2.1.2固体激光器的基本特性39固体激光器的能量转换与以下几个效率而关：

8、h为泵浦灯的电光转换效率,约为50%Lh为聚光腔的聚光效率，约为80%ch为激活离子的吸收效率，约为20%abh为荧光量子效率，是粒子吸收光子到辐射光子0之间的总量子效率h=亚稳态发射的荧光光子数/工作物质吸收的光子数=hh012h为