闪光灯泵浦的脉冲NdYAG激光器

闪光灯泵浦的脉冲Nd:YAG固体激光器

固体激光器普遍采用光激励方式将处于基态的粒子抽运到激发态，以形成集居数反转状态。光激励又可分为气体放电灯激励和半导体激光器激励两种方式。

Nd:YAG激光器是固体激光器的一种，我们实验室应用的是用闪光灯泵浦脉冲氙灯作为激励源。

Nd:YAG晶体是迄今为止公认的激光性能最好，应用最广泛的激光晶体。闪光灯泵浦的固体激光器的优势,如制造简单、操作方便、价格低廉等。

激光器主要由两部分组成一部分是振荡器一部分是放大器。

固体激光振荡器的结构简图

在Nd:YAG激光器中

工作物质是：掺钕的钇铝石榴石(Nd3 + : YAG)晶体

激光的特性主要取决于钕离子的特性。钕离子为四能级系统。

聚光腔：

为了提高泵浦效率，使泵浦灯发出的光能有效地会聚，并均匀的照射在工作物质上，可在激光棒和泵浦灯外增加一个聚光腔。聚光腔给泵浦光源和工作物质之间提供良好藕合，合理设计聚光腔是决定固体激光器工作性能的重要条件之一。使用最多的聚光腔是一种内表面具有高反射率椭圆柱体，激光棒和泵浦灯分别配置在椭圆柱的两条交线上。

泵浦源：

主要目的是将电能有效地转换成辐射能，并在给定的光谱带上产生高的辐射通量。脉冲Nd:YAG激光器用脉冲氙灯泵浦，因为它能在给定的输入电能下比其他气体产生更高的辐射输出，但是，低能量泵浦的Nd:YAG激光器，有时是采用充氪的直管闪光的泵浦。

激光器泵浦用的闪光灯基本上属于长弧器件设计，等离子体充满整个灯管。闪光灯是由直管状或螺旋状石英管，两个封入石英管的电极及填充气体组成。

（大部分弧光灯用纯钨作阳极和含社2%社钨作阴极，或者以社钨作阳极而用浸渍了铝酸银钡的压制成的多孔钨作阴极。

闪光灯的灯管及电极封接处通常采用自然或强迫风冷，或者用水、水与乙醇的混合物、氟化碳氢化合物等液体冷却。

最有效的是采用带有石英套管的液体冷却直管闪光灯，它能以高速的冷却液湍流对灯进行冷却。

谐振腔：

激光谐振腔是由两块平面或球面反射镜按一定方式组合而成的。其中一个端面是全反射膜片，另一个端面是具有一定透过率的部分反射膜片。谐振腔是决定激光输出功率、振荡模式、发散角等激光输出参数的重要光学器件。（固体激光器的谐振腔膜片，一般都是通过在玻璃基片上镀多层介质膜得到的。介质膜的层数越多，反射率越高）另外，冷却与滤光系统是激光器中必不可少的辅助装置。其作用是防止聚光腔级内部元件温升过高，并减小泵浦灯中紫外辐射对工作物质的有害影响。

激光振荡器——放大器结构示意图在振荡器——放大器系统中，脉宽、光束发散角和光谱宽度主要取决于谐振腔，而脉冲能量和功率则由放大器决定。振荡器在运行时若输出的能量较低，就会减小光束发散角，并使光谱宽度变窄。因此，振荡器——放大系统与单独的振荡器相比，其输出的能量较高：或者在输出的光束的能量相同时，光束发散角减小、谱线宽度变窄。给激光振荡器添加放大器的目的，就是增大输出光束的亮度。激光放大器有多种分类方法，按所用放大器级数不同可分为单级放大和多级放大，我们实验室应用的是二级放大。