脉冲固体激光器特性参数测量.

R1和R2是谐振腔两端反射镜的光强反射率（包括反射镜的 吸收，透射和衍射损失），l是激活介质的长度，G是激活 介质的增益系数 ，意义为：频率为ν的单色光在激活介质 中传播单位距离所增加的光强的百分比。
最小值
1 Gm (v) ln( R1 R2 ) 2l
产生激光的条件
合适的工作物质，激励源和谐振腔，满足阈值条件。
【实验原理】
一、实现激光的条件 （1）粒子数反转
（2）光学谐振腔和工作物质
谐振腔的光放大和选频功能
亚稳态
谐振腔的选频

基态
2nh , m
=
mc 2nh
m=0,1,2.....
光源原子分子的能级有宽度
是输出的激光频率
（3）阈值条件
光在谐振腔中来回一次在激活介质中所获得的增益足 以补充由各种因素所导致的光的损耗的临界条件称为阈值 条件。产生激光的阈值条件为 dI ( z ) 2Gl G ( ) R1R2e 1 I ( z )dz
激光器的组成
1. 受激辐射 2. 粒子数反转分布 3. 激光谐振腔 1.工作物质 2.激励源 3.谐振腔镜
三个组成部分
二. 脉冲固体激光器的基本结构和工作原理
亚稳态
Nd:YAG固体脉冲激光器结构 工作物质：掺钕钇铝石榴石（Nd3+:YAG）
激励源：脉冲氙灯 输出的激光以1.06mm波长为主 Nd:YAG晶体的能级结构
实验1-4 脉冲固体激光器 基本特性参数测量
近代物理实验室
理学院物理与光电工程系
爱因斯坦提出的产生激光的基本原理 ——自发吸收，自发辐射和受激辐射过程， 以及粒子数反转
爱因斯坦 激发态 亚稳态 自发吸收 自发辐射 受激辐射
基态 粒子数反转和受激辐射
原子能级跃迁的三种过程
1960年，T.H.西奥多· 梅曼制成了第一台红宝石激光器。 1961年，伊朗科学家A.贾文等人制成了氦氖激光器。 1962年，R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。 2013年，南非科学与工业研究委员会国家激光中心研究人员 开发出世界首个数字激光器，开辟了激光应用的新前景。
用He-Ne激光管调整固体脉冲激光器谐振腔
2. 测量输入、输出能量 充电电压从900V或950V开始，逐次下降，每隔50V 测一个点，分别计算输入能量 、输出能量 ，以 为横坐标、 为纵坐标，画出E出-E入曲线，从而计算出绝对效率 和 斜效率 斜 ，并画出 - E出及 斜 - E入曲线。 3. 测量发散角 输出激光经透镜聚焦，在透镜的焦平面上放置一屏，上
三. 脉冲固体激光器的输出特性 1. 输出特性曲线 输出特性曲线是指激光器的输出能量与输入能量之间
的关系曲线。
2. 发射角
激光束的发散
激光束通过透镜后所成的像
【实验器材】
Nd:YAG固体脉冲激光器，He-Ne激光器，能量计，会聚透镜， 底片纸，读数显微镜。
【实验内容】 1.调整激光器的谐振腔
激光器
激光与全息技术
激光核聚变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
激光核聚变过程
美国激光核聚变装置
中国的磁约束核聚变装置（人造太阳）
【实验目的】 1. 了解脉冲固体激光器的基本结构和基本原理，并练习调整 激光器谐振腔，使其输出激光。 2. 测定脉冲激光器的输出特性曲线，找出光泵能量阈值，计 算出激光器的绝对效率和斜效率。 3. 测定激光器输出光束的发散角。
面固定一张黑色相纸。在调节好位置后，打出三个聚焦烧
蚀斑点，用读数显微镜测出斑点直径D，用公式
D f
算出发散角。
【预习要求】 1. 光和原子体系相互作用的三个基本过程是什么？ 2. 产生激光的必要条件是什么？ 3. 谐振腔的作用是什么？ 4. YAG固体脉冲激光器的工作原理是什么？ 5. 什么是绝对效率和斜效率？如何测量？ 6. 如何测量激光的发散角？