调Q脉冲YAG激光器ppt.ppt

1、调Q脉冲YAG激光器,任煜轩 天文与应用物理系 Email:,中国科学技术大学物理实验中心 2006年下半年实验技术讲座,-电光调Q,Dec.8,2006,激光原理,怎样实现粒子数反转？常见的有三能级系统和四能级系统,Dec.8,2006,Nd3+的有关能级,怎样获得稳定的激光输出？,Dec.8,2006,光学谐振腔,工作物质,pump,连续的激光输出 怎样得到 脉冲输出？,Dec.8,2006,工作物质,pump,绿光,红外光,怎样获得窄脉冲输出？,Dec.8,2006,电光效应,介质中由于外加电场引起折射率变化的现象n0是E趋于零时的折射率，aE是一次项，由该项引起的折射率变化称为线性电光

2、效应或Pockels效应 由二次项引起的折射率变化称为二次电光效应或Kerr效应,Dec.8,2006,引入逆介电张量Bij，折射率椭球可表示成 Bijxixj=1 线性电光效应可表示成 逆介电张量写成单下标形式Bi=ijEj,Dec.8,2006,X-axis,Y-axis,Z(C)-axis,KD*P晶体结构,Z轴：四次旋转倒反轴 X,Y轴：二次旋转轴,四方晶系， 点群，线性电光系数？,Dec.8,2006,纵向运用晶体时，电场可表示为,Dec.8,2006,晶体上没有电场作用时，折射率椭球方程,其中,加纵向电场后,Dec.8,2006,新折射率椭球方程,采用如下的坐标变换，将折射率椭球主

3、轴化,经计算可得，当= 45时，折射率椭球中的交叉项消除。,Dec.8,2006,相应的三个主折射率为,no和ne分别为未加电压时晶体对寻常光和非寻常光的折射率，63为晶体的电光系数。晶体对于垂直偏振光在x和y 上的两个投影分量的折射率不一样，因而两分量穿过晶体后的相位差不再为零。,Dec.8,2006,相位差为取=/2，得到电压值这相当于光波行进/4距离后应有的相位变化，上式所决定的电压称为/4电压。,Dec.8,2006,若在KD*P晶体上沿z轴方向加上/4电压，则垂直偏振光一次经过晶体后其偏振方向旋转45，两次经过晶体，偏振方向旋转90 。 此时光束不能通过偏振片，相当于Q开关闭合，激光

4、器的输出光强为零。,工作物质,pump,调Q开关,Dec.8,2006,/4电压为多少？,文献1给出的0.55 m KD*P /2电压3.85kV;(ref) 文献 3给出的1.06 m KD*P /4电压为约3.4kV ； 文献4中给的KD*P的/4电压，=1.06m时在56kV之间； 文献5给出的1.06 m KD*P /4电压在34kV。,测量表明，我们使用的激光器四分之一波电压在4.24.8kV。（见数据部分）,Dec.8,2006,DELAY=？,若在泵浦源有脉冲输出的适当时间，在调Q晶体上加上退高压触发信号，使得电光开关在较短的时间内打开，则可以获得高功率密度的窄脉冲。,Dec.8

5、,2006,实验装置,工作物质,pump,电光 开关,工作物质,pump,Energy Meter,Dec.8,2006,四分之一波电压的测量,从图中可以看出/4电压可能在4.6kV附近；,从数量级上看，与文献中给的结果符合的较好,Pump 1: 0.75kV Pump 2: 0kV Delay :2.06(a.u.),Dec.8,2006,退高压最佳延迟的测量,Pump 1: 0.75kV Pump 2: 0kV Q-voltage:3.29kV,Dec.8,2006,1.902.20(a.u.)间加密测点的结果,Pump 1: 0.75kV Pump 2: 0kV Q-voltage:3.

6、4kV,Dec.8,2006,高输出激光的获得,Pump 1: 0.75kV Q voltage: 4.00kV Delay :2.06,Dec.8,2006,怎样提高单脉冲的输出能量,（1）调Q高压接近四分之一波电压 （2）取最佳延迟 （3）加二级放大，并适当的调节本振级和放大级的泵浦电压。,为什么不是等于四分之一波电压？,Dec.8,2006,新开实验所要传达的几层意思,（1）认识、了解、并学会调节激光器 （2）多个物理量对感兴趣的物理量都有影响时，要设法控制他们的影响，使得每次只有一个因素起主导作用，研究单个变量对因变量的影响。 （3）研究两个量之间的变化关系时，先均匀取点，若自变量在某个值附近因变量出现异常，则需在此自变量附近加密测量点。,Dec.8,2006,参考文献,1李家泽等，光电子学基础，北京理工大学出版社 2倍频Nd3+:YAG脉冲激光器技术说明 3黄植文等，激光实验，北京大学出版社 4W.克希耐尔著，孙文等译，固体激光工程，科学出版社 5蓝信钜，激光技术，科学出版社,Dec.8,2006,谢谢！,