激光技术考试复习资料(2)

2020-02-22 14:01

9. 调Q激光器的基本工作原理,调Q技术的种类,并能画出各调Q激光器的结构示意图。

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调Q的基本原理

在泵浦开始时,使腔处于低Q值(δ大)状态,使其不能形成振荡,上能级的反转粒子数就可以大量的积累,当积累到最大值时,突然使Q值增大(δ减小)激光振荡迅速建立起来,在极短的时间内上能级的反转粒子被消耗,转变为腔内的光能量,从腔的输出端以单一脉冲形式释放出来,从面有一个强的激光巨脉冲输出。 调Q技术的种类

主动式调Q:电光调Q、声光调Q、转镜调Q、 被动式调Q:色心晶体调Q、染料调Q

腔内贮存的激光能量Q?2??每秒损耗的激光能量

调Q激光器结构示意图

10. 锁模技术的种类,锁模激光特点。 主动锁模、被动锁模、自锁模、同步泵浦锁模

主动锁模指的是通过由外部向激光器提供调制信号的途径来周期性地改变激光器的增益或损耗从而达到锁模目的;而被动锁模则是利用材料的非线性吸收或非线性相变的特性来产生激光超短脉冲。

理想的锁模激光器输出的信号的结构.(a)光谱强度呈高斯分布,同时光谱相位恒为零; (b)在时域图中,信号为转换限高斯脉冲. 自锁模激光

① 调谐范围窄 ② 无法实现几个皮秒以上的宽脉冲激光

Fs激光特点:

① 脉冲宽度极短,可达飞秒(10-15秒),它比利用电子学方法所获得的最短脉

冲要短几千倍。 ② 经放大后峰值功率极高,可达太瓦(1012W)以上,经聚焦,峰值功率密度

可达1018~1020瓦/cm2,其强度超过了原子内部的库仑场。

在激光共振腔中的不同模式间引入固定的相位关系,这些模式之间的干涉会是激光产生一系列的脉冲。根据激光的性质,这些脉冲可能会有极短的持续时间,甚至可以达到飞秒的量级。

11. 什么叫相位匹配,能够以单轴晶体为例说明相位匹配的种类。

?k ? 0 相位匹配:在 的条件下,二次谐波产生过程效率最高,即:使基频光在晶体中

沿途各点激发的倍频光传播到出射面时,都具有相同的相位,这样可使相互干涉加强,从而

达到好的倍频效果。

种类:角度相位匹配:I类相位匹配、II类相位匹配;非临界相位匹配(90o相位匹配)

12. 能够画出电光调Q倍频激光器的结构示意图。

13. 能够画出连续和准连续内腔双通倍频激光器的结构示意图。

14. 能够画出Spectrum Physics公司的全固态绿光激光器的结构示意图。

15. 什么叫参量振荡器,参量振荡器的种类。

光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator,简称OPO)既是非线性光学频率变换的器

件,又是波长可调谐的光源,具有调谐范围宽、结构简单及工作可靠等优点。近年来随着一些新型而高效的非线性光学晶体的出现及发展,OPO以其宽调谐范围、高效率、高重复频率、高分辨率及小型固体化等特点日益引起国际光学界的重视,成为当前激光器件研究的热点之一。

双谐振(DRO):最大调谐范围为0.684~2.36?m。 单谐振(SRO):在效率及光谱特性方面优于DRO,但其调谐范围窄,线宽约为1nm,而DRO可实现单模工作。在阈值及转换效率方面,采用长度为0.5cm的BNN晶体,阈值低于3mW。脉冲峰值转换效率达17%,连续方式效率可达30%(当泵浦功率为150mW时)。这一阶段在理论上建立了完善的参量互作用理论。

16. 激光放大器及其种类,并能画出结构示意图,行波放大器的优点。

放大器的分类:

长脉冲放大器(也称连续放大器)、脉冲放大器、超短脉冲放大器 行波放大的优点:

介质的破坏阈值大大提高;

多级行波放大逐级扩大激光束的孔径而每级工作物质的长度可缩短,有利于防止超辐射和自聚焦破坏;

振荡器决定脉冲宽度、谱线宽度和光束发散角,而放大器决定脉冲能量和功率,所以二者结合既可以得到优良的激光特性,又大大提高输出激光的能量和功率。


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