激光技术调Q与锁模课件.ppt

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1、激光技术报告展示刘岩、张伟桥激光单元技术激光选模技术激光Q开光技术激光锁模技术对激光束实行人为控制的技术称之为激光单元技术21、激光选模技术激光模式选择及其意义：激光的优点在于功率高、方向性好、单色性和相干性好，一个理想的激光器输出光应按需要控制输出模式，很多情况下我们希望只输出单一的横模和纵模。因此产生了以控制输出光束发散角和光强分布为主要目的的横模选择技术，以及以获得窄线宽为主要目的纵模选择技术。3横模选择及其意义激光器的横模决定了输出光束的光强分布和发散角从工业的钻孔、焊接到光通信，从激光医疗到激光测距，横模输出的选择都非常重要TEM00TEM10TEM20

2、TEM114横模选择技术激光振荡的建立条件是增益G大于损耗G=i+m+d其中i为激光在腔内传输由于散射、吸收产生的损耗,m为反射镜产生的损耗；d为谐振腔中由衍射产生的损耗。选择横模的两个原则必须尽量增大高阶模与基模的衍射损耗比尽量减少腔内其他损耗i和镜面损耗m,从而相对增大衍射损耗d在总损耗中的比例51）光阑法选横模在激光谐振腔内插入小孔光阑相当于减小腔镜尺寸，增加了衍射损耗。适当控制光阑尺寸，使腔内只有基模能够振荡。小孔光阑方法最简单易行，且有效。但同时须考虑模体积问题。小孔光栏腔镜1腔镜26小孔光阑选横模腔型举例72）介稳腔和非稳腔选模

3、介稳腔和非稳腔由于模式衍射损耗增加，高阶模起振比较困难，所以只要适当控制腔参数就可以实现基模输出。非稳腔还有模体积大，可以充分利用增益介质实现大功率输出的优点。非稳区非稳区非稳区非稳区g1g2L为腔长R为球面镜曲率半径011-1-183）特殊腔镜选模高斯镜选模腔镜反射率呈高斯分布，使腔镜选择性对基模提供反馈，而对高阶模损耗很大，由此实现基模振荡。此技术可以有效选择模式输出，并实现大模体积运转，提高激光器的单模输出功率。RD9纵模选择及其意义在激光器纵模频率间隔小于增益曲线宽度的情况下，如果不加任何控制，激光器一般将产生多纵模输出激光的很多应用中需要单色性很好的窄线

4、宽光源（如精密干涉计算、全息照相、光外差通信、高分辨率激光光谱学等），纵模选择在这时就是必不可少的技术增益损耗实际振荡的纵模10纵模选择技术短腔法选纵模F-P标准具法色散腔法粗选波长行波腔选纵模11短腔法选纵模谐振腔模间隔=c/2L如果设计腔长L使模间隔>=增益曲线宽度,即：>=g则可以实现单纵模工作例如：He-Ne:10cmCO2:23cm损耗短腔法选纵模F-P标准具法色散腔法粗选波长行波腔选纵模12F-P标准具选模短腔法选纵模F-P标准具法色散腔法粗选波长行波腔选纵模13标准具腔镜1腔镜2激光介质短腔法选纵模F-P标准具法色散腔法粗选

5、波长行波腔选纵模F-P标准具选单纵模14短腔法选纵模F-P标准具法色散腔法粗选波长行波腔选纵模两标准具的厚度不同纵模间隔不同振荡模式必须同时符合三个谐振腔的参数要求从而达到选模目的双标准具组腔镜1腔镜2激光介质15色散腔粗选波长在光腔内插入一个色散分光元件，使不同波长的光在空间上分离，只让其中一种波长的光满足振荡条件，这样的光腔称为色散腔。在下列情况用色散腔当激光工作物质中有多个能级间可以发生激光跃迁，从而可以产生多波长激光辐射的情况下或者工作物质有相当宽的增益线宽如果在应用中，需要选出对应某一波长附近的一组纵模时利用色散腔选择纵模是最为实用且有效的方法短腔法选纵

6、模F-P标准具法色散腔法粗选波长行波腔选纵模16色散腔粗选波长棱镜色散腔光栅色散腔短腔法选纵模F-P标准具法色散腔法粗选波长行波腔选纵模17行波腔选纵模法用多于两个的反射镜构成环形光腔，其中一个臂置工作介质，一个臂置一单向隔离器，只允许一个方向传播的光通过，这样激光只能以行波方式沿顺时针或逆时针方向传播，从而获得单模输出。短腔法选纵模F-P标准具法色散腔法粗选波长行波腔选纵模182、激光Q开关技术调Q技术的关键是把激光能量压缩在宽度极窄的脉冲中发射，它可以使激光光源的单色亮度提高几个数量级调Q技术实现了高峰值功率窄脉宽的激光巨脉冲输出（脉冲能达到纳秒量级）它使激光

7、强光光学现象研究得以发展，同时推动了激光测距、激光雷达、激光加工等应用的发展19一般固体脉冲激光器的输出特性在毫秒量级泵光激励下产生弛豫振荡弛豫振荡现象:是由于腔内泵浦造成的粒子反转数的增加和激光振荡造成的粒子反转数减少，交替占有优势造成的。如果在泵浦开始时阻止激光振荡，在上能级积累了大量粒子时，突然建立激光振荡，在一个很短的时间内将泵浦到上能级的粒子充分利用，就可能获得一个峰值功率非常高的巨脉冲输出tI激光荧光20激光器Q值的定义腔内损耗一般包括5种=1+2+3+4+5其中1为反射镜损耗，2为吸收损耗；3为衍射损耗；4为散射损耗；5为输出

8、损耗用不同