激光调Q原理与技术PPT课件

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tp:光子数密度达到m的时刻,相 应反转粒子数密度为nt
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tr:光子数密度升到m/2的时刻, 相应反转粒子数密度为nr
te:光子数密度降到m/2的时刻, 相应反转粒子数密度为ne
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§2 转镜调Q激光器
一、工作原理
1、Q开关开启 激光
半反
2、Q开关关闭
半反
晶体沿电场方向的长度若45则入出射线偏振光方向互相垂直相当于半波片使入射线偏振光的偏振方向绕任一本征偏振光的偏振方向转过2角为入射线偏振光与该本征偏振光的夹角相当于四分之一波片使入射线偏振光变为椭圆偏振光a电场沿x轴光传播方向沿z轴横两本征偏振光方向分别沿xy2铌酸锂lnb电场沿y轴光传播方向沿z轴横两本征偏振光方向分别沿xy1磷酸氢钾kdp电场与光传播方向都沿z轴纵两本征偏振光方向分别沿xy激光介质激光电光器件激光介质1q开关开启2q开关关闭1带偏振器的kdp电光调q激光器yag激光输出镜偏振器kdp氙灯2双45ln电光调q激光器yag激光输出镜ln氙灯4545时所需电压称作四分之一波电压记作v从偏振器出射的线偏振光经电光晶体后沿x和x方向的偏振分量产生了2位相延迟经全反射镜反射后再次通过电光晶体后又将产生2延迟合成后虽仍是线偏振光但偏振方向垂直于偏振器的偏振方向因此不能通过偏振器
二、电光调Q工作原理
1、Q开关开启
激光
输出镜
2、Q开关关闭
电光器件 全反镜
激光介质 起偏镜
检偏镜
电光器件
+
全反镜
输出镜
激光介质 起偏镜 - 检偏镜
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三、电光调Q激光器装置
1、带偏振器的KDP电光调Q激光器
激光
YAG
KDP
全反镜
输出镜
氙灯
偏振器
2、双45LN电光调Q激光器
激光
YAG
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7、常用电光晶体工作模式
(1)磷酸氢钾(KDP) 电场与光传播方向都沿z轴(纵) 两本征偏振光方向分别沿x、y
(2)铌酸锂(LN) a)电场沿x轴，光传播方向沿z轴(横) 两本征偏振光方向分别沿x、y b)电场沿y轴，光传播方向沿z轴(横)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ两本征偏振光方向分别沿x、y
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输出镜
氙灯
x y z 45
LN 全反镜
45
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• 当 =/2 时，所需电压称作四分之一波电压 ，记作V/4；电光晶体上施以电压 V/4 时， 从偏振器出射的线偏振光经电光晶体后，沿 x′和 x′方向的偏振分量产生了 /2 位相延迟 ，经全反射镜反射后再次通过电光晶体后又 将产生 =/2 延迟，合成后虽仍是线偏振光 ，但偏振方向垂直于偏振器的偏振方向，因 此不能通过偏振器。
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电光调Q装置示意图
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3、折射率差
加电场后两个正交的本征偏振光折射率之差
no:晶体o光主折射率
:晶体有效电光系数
4、相移
E:直流电场强度
入射线偏振光通过晶体后两本征模产生的相位差
L：晶体沿通光方向长度 ：真空中光波长
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5、半波电压
使相移等于所须电压
纵向电光效应 横向电光效应
• 这种情况下谐振腔的损耗很大，处于低Q值状态，激光器不 能振荡，激光上能级不断积累粒子；
• 如果在某一时刻，突然撤去电光晶体两端的电压，则谐振 腔突变至低损耗、高Q值状态，于是形成巨脉冲激光。
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电光Q开关原理及技术
电光Q开关原理
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3、特点
(1)峰值功率不高，只在阈值附近
(2)加大泵浦能量，只是增加尖峰的个数，不能增 加峰值功率
4、原因
激光器的阈值始终保持不变
二、调Q基本概念
泵浦时令腔损耗很大(Q很小),突然减小损耗(增大Q), 使积蓄的反转粒子数在短时间内完成受激辐射,形 成光脉冲
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n n0
nr nt ne
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激光介质 激光介质
转镜 转镜
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二、装置
镜架
磁头
棱镜
磁钢
电动机
激光介质
光泵 电源
半反 激光
触发电路
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电光调Q激光器
一、电光效应 1、定义
沿电光晶体的某一特定方向加直流电场后,在光轴 方向上产生双折射现象，即入射线偏振光将分解 为两个偏振方向正交的本征偏振光
2、类型
(1)纵向电光效应:电场方向与光传播方向一致 (2)横向电光效应:电场方向与光传播方向垂直
H:晶体沿电场方 向的长度
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6、电光晶体的作用
1、加 : 相当于半波片,使入射线偏振光的偏振方
向绕任一本征偏振光的偏振方向转过2角(为入
射线偏振光与该本征偏振光的夹角)
若=45，则入、出射线偏振光方向 互相垂直
2、加 : 相当于四分之一波片,使入射线偏振光变 为椭圆偏振光
若=45，则出射椭圆偏振光变为圆偏振光