激光调Q原理与技术PPT
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• 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。
电光Q开关原理及技术
电光Q开关原理
16
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
电光调Q装置示意图
3、折射率差
加电场后两个正交的本征偏振光折射率之差
n no3E
no:晶体o光主折射率 E:直流电场强度 :晶体有效电光系数
4、相移
入射线偏振光通过晶体后两本征模产生的相位差
2
Ln
x y z 45
LN 全反镜
45
• 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。
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
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
输出镜
氙灯
U 2
若=45，则入、出射线偏振光方向 互相垂直
2、加 U: 相当于四分之一波片,使入射线偏振光变 为椭圆偏2 振光
若=45，则出射椭圆偏振光变为圆偏振光
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) 两本征偏振光方向分别沿x、y
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
n n0 nr nt ne
m m
2
t
tr te
tr tp te
tp:光子数密度达到m的时刻,相 应反转粒子数密度为nt
t
tr:光子数密度升到m/2的时刻, 相应反转粒子数密度为nr
2
Ln 3oE
Leabharlann Baidu
L：晶体沿通光方向长度 ：真空中光波长
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
U
2no3
U
2no3
H L
H:晶体沿电场方 向的长度
6、电光晶体的作用
1、加U : 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)
一、弛豫振荡现象
调Q原理与技术 §1 调Q原理
1、现象
普通脉冲激光器输出波形由一系列不规则的尖峰脉 冲组成
2、解释
泵浦使激光器达到阈值，产生激光反转粒子数减 少至低于阈值激光熄灭
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
te:光子数密度降到m/2的时刻, 相应反转粒子数密度为ne
t
§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
激光介质 激光介质
转镜 转镜
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
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
• 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。
电光Q开关原理及技术
电光Q开关原理
16
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
电光调Q装置示意图
3、折射率差
加电场后两个正交的本征偏振光折射率之差
n no3E
no:晶体o光主折射率 E:直流电场强度 :晶体有效电光系数
4、相移
入射线偏振光通过晶体后两本征模产生的相位差
2
Ln
x y z 45
LN 全反镜
45
• 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。
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
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
输出镜
氙灯
U 2
若=45，则入、出射线偏振光方向 互相垂直
2、加 U: 相当于四分之一波片,使入射线偏振光变 为椭圆偏2 振光
若=45，则出射椭圆偏振光变为圆偏振光
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) 两本征偏振光方向分别沿x、y
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
n n0 nr nt ne
m m
2
t
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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
t
tr:光子数密度升到m/2的时刻, 相应反转粒子数密度为nr
2
Ln 3oE
Leabharlann Baidu
L：晶体沿通光方向长度 ：真空中光波长
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
U
2no3
U
2no3
H L
H:晶体沿电场方 向的长度
6、电光晶体的作用
1、加U : 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)
一、弛豫振荡现象
调Q原理与技术 §1 调Q原理
1、现象
普通脉冲激光器输出波形由一系列不规则的尖峰脉 冲组成
2、解释
泵浦使激光器达到阈值，产生激光反转粒子数减 少至低于阈值激光熄灭
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
te:光子数密度降到m/2的时刻, 相应反转粒子数密度为ne
t
§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
激光介质 激光介质
转镜 转镜
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
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