文档介绍：主题: 激光的工作状态
正常运转的激光器有两种工作状态,即连续输出状态和脉冲输出状态。连续输出状态是指自激光器开动的瞬间起,便有激光束无间歇地输出,直至激光器被关断为止。而脉冲状态是指激光器开启后只在一个很短的时间间隔内有能量输出,其余时间均无激光;或者每隔一定时间输出一束激光,并形成一串脉冲。前者称为单脉冲输出,后者则称为重频输出。单脉冲两个半峰值能量点之间的间隔通常被定义为脉冲宽度,或简称为脉宽,而每秒钟的脉冲个数则称为脉冲重复率。
就很多激光应用而言,特别感兴趣的是激光的能量水平。对连续运转激光器,常用其单位时间输出的能量,即功率来表示。谈到它的输出能量时,只有指出所考虑的时间间隔才有意义。而且,能量就等于功率与这段时间的乘积。
对脉冲激光,通常都给出其一个脉冲所含能量。如果一个脉冲的能量为E(焦耳),在时间t(秒)内共有N个脉冲输出,则定义
为该脉冲激光的平均功率(瓦)。
脉冲激光另一个十分重要的参数是它的峰值功率,定义为一个脉冲输出的能量与脉冲宽度之比。所以,为了提高峰值功率,应尽可能增加脉冲能量或压缩脉宽。由于提高激光脉冲的能量受到更多因素的限制,因此,相当大的注意力被放在压缩脉宽上。在激光器发明后仅仅过了1年左右的时间,能将脉宽压缩三个量级以上的“调Q技术”应运而生,又过了几个春秋,一种更加强有力的所谓“锁模技术”获得成功。这两种技术的原理都涉及一些专门的知识,本书不打算深入讨论,只希望读者了解用当今调Q和锁模技术能将激光脉宽压缩到什么程度,以及能将脉冲峰值功率提高到何等水平。
一台普通脉冲激光器输出脉宽很难比几十微秒更窄,这样,对能量为1焦[耳]的激光脉冲,其峰值功率为10万瓦的量级。采用调Q技术,可将脉宽压缩到几十纳秒量级,假定脉冲能量同前,其峰值功率则提高到亿瓦的水平。而当前的锁模技术,可以得到几个飞秒(1飞秒=10-15秒)的超短脉冲,即使脉冲能量只有1毫焦,峰值功率也可高达太(1太=106兆,或1012)瓦量级。
对这种超短脉冲工作的激光器,即使重复频率很高,有激光输出的时间与无激光输出的时间相比(称为“占空比”),仍是很小的。例如,对上述飞秒级脉宽激光,纵然重频达到兆赫,其占空