第九章 调Q技术.ppt

文档介绍：第九章 Q调技术
§1 调Q原理
一、弛豫振荡现象
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
1、现象
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
(2)加大泵浦能量,只是增加尖峰的个数,不能增加峰值功率
(1)峰值功率不高,只在阈值附近
4、原因
激光器的阈值始终保持不变
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
三、工作原理
2、阈值反转粒子数
(1)t<0: nt
(2)t>0: nt
( nt>>nt)
1、腔损耗
(1)t<0(Q开关打开前): 
(2)t>0(Q开关打开后): 
(>> )
3、泵浦速率
(1)t<0: W大
(2)t>0: W小
4、反转粒子数n
(1)t<0: n增大,t=0时为n=n0
(2)t>0: n减小,t=tp时为n=nt
(nt <n0 <nt)
5、腔内光子数密度
(1)0<t<tp : 因n>nt而增强
(2)t>tp:因n<nt而减弱
(3)t=tp时,达最大m
t
n
nt
nt
n0
tp
0
m
nf

W
(3)t>>0: 振荡结束时残余反转粒子数为n=nf
四、调Q激光器速率方程
(三能级、固体、均匀加宽)
1、非调Q
E1
E2
E3
W13
S32
A21
W21
W12
2、调Q(忽略泵浦与自发辐射:w13=0,A21=0)
n1+n2+n3=n
证
n1+n2=n
n2-n1=n
nt为达最大时,即时的n
令
由和w13=0可得: S32=0
五、腔内光子数密度
证
由和消t
当n= nt时光子数密度达最大值
六、最大光子数密度
1
e
0
e-2
e2
e2-3
七、峰值功率
1、计算公式
Pm=h0mvST
v:腔内光速
S:腔截面积
T:输出镜透过率
2、提高Pm的措施
(1)提高Q开关打开前、后的腔损耗之比/
越大,则也可以越大
(2)提高泵浦功率(使达到水平)
八、脉冲能量
每产生一个光子,消耗2个反转粒子数
九、能量利用率
1、定义
E0(储能):储藏在工作物质中能转变为激光的初始能量
Ef(剩余能):巨脉冲结束后工作物质中的剩余能量,通过自发辐射消耗掉
2、计算公式
证
光子数密度=0时,n达到nf
令