圆柱棒长径经验: 10:1~20:1;
端面:平行度,5‘’~10‘’;垂直度,<1‘ ;粗糙度PⅢ级,平整度小于半个光圈 侧面磨毛的原因:防止。。。振荡
7. 为什么YAG激光器比其他激光器应用的多?为何很少用铷玻璃?
YAG激光器量子效率高,产生高功率物理机制好 铷玻璃,玻璃散热差,量子效率低 8. 工作物质的热效应:作业题,见PPT68
9. 热致双折射原理:
端面效应产生的机理:
正负透镜效应:单脉冲工作的激光器呈负透镜效应,连续脉冲工作的激光器则相反。 10冷却与滤光:虑光,滤出紫外光,使之转化为有用的可见光。
冷却(1)全腔冷却:是冷却液直接流经密封的聚光器腔内空间,同时冷却棒、灯和聚光器。它结构简单、经凑,适用于小型聚光器。但聚光器反射表面直接与冷却液接触,易受冷却液沉淀物污染。这将导致激光输出功率下降,因而需要定时清洗。(2)分别冷却:棒、灯和聚光器分别冷却。优点,冷却液沿灯、棒的玻璃套管流过。流速大而均匀,冷却效果好,并且可以防止对聚光器反射表面的污染。缺点是,器件体积大,结构复杂,玻璃套管的吸收影响光泵效率。此种方法适用于大功率输出的器件。
10. 光学补偿法:热透镜效应的补偿通常用修磨端面法(连续或高重复率脉冲器件热透镜为
正透镜,在谐振腔内加入一个焦距相同的负透镜则可与负透镜抵消)。为调整方便可将端面的一面磨凹,另一面仍为平面。此时透镜的曲率半径为R=(n0-1)fT,f//T是测得的热焦距。
11. 怎么补偿双折射(怎么补偿热应力的双折射):加玻片
12. 工作物质为什么要做成非圆柱状:(1)增大散热面积(2)改变热流方向 固体激光器的泵浦系统 1. 惰性气体放电灯
脉冲工作灯使用平圆头电极,避免高电场损伤灯。(尖锐电极利于放电,易形成高电场) 非脉冲工作灯,尖锐电极 放电管管壁:石英管。
优点:耐高温,透过率高,耐冲击,耐强电流
缺点:紫外光的高透过率,破坏工作物质,出现色心。
通过在石英中掺铈(Ce),铕(Eu)等稀土元素转换紫外光为可见光。同时防止紫外线使工作物质劣化。 2. 电灯的电阻特性
等效电阻: K0电阻系数 i放电电流 K等离子体系数
3. 输出特性
气体灯的光辐射由强烈加宽的线状光谱和连续谱叠加而成
线状光谱对应于受激原子或离子从激发态向基态的辐射跃迁。高温下的碰撞,使特征谱线强烈加宽。
连续谱对应于自由电子和正离子的空间复合及电子、离子碰撞而产生的韧致辐射。 4. 影响气体灯输出的因素:(1) 充气种类的影响(2)充气气压影响. 充气压增高,效
率提高;高充气压不易触发;高充气压灯,在触发时对灯管的冲击大。(3)灯电流密度影响,存在最佳电流密度。(4)灯管内径,存在最佳管径. 直径大,电弧无法充满管径,热中心气体密度低。直径大,放电充满横截面时间长,对于短脉冲泵浦,未完全电离,输入功率已经下降,造成效率低。直径小,管壁损失,效率降低。(5)放电脉宽的影响。脉冲宽度过短,大部分能量用于电离,效率低。脉冲时间过长,电流密度下降,效率降低。
5. 惰性气体灯的技术参数和寿命(三个电压)
着火电压:在正常触发下,能产生弧光放电的灯两极间所加的最低电压
触发电压:由于惰性气体是绝缘体,必须先用极高的电压使灯内气体电离,当灯内电子和正离子达到一定数量后,工作电压才会通过灯放电发光。内触发:将触发脉冲直接加在灯电极板上,使灯内气体电离。外触发:高压脉冲不直接加在灯电极上的触发方式统称为外触发。
6. 什么是预燃?为什么要预燃?
预燃是在触发电路的基础上,在灯电极上再加一个几百伏的辅助电源。灯经一次触发后可由辅助电源长时间维持等的小电流弧光放电通道。这样在重频工作时,无需每次都进行触发,只需打开放电开关即可。采用预燃措施后,有效降低了电极溅射,延长了灯的寿命并降低了电磁干扰。同时,由于预燃是灯内气体预先导通,降低了电弧阻抗,放电时间可以缩短,放电峰值电流相应加大,从而转换效率提高。此外,鱼然后放电通道和发光稳定性也得以提高。 充放电系统
1.一般给定输入能量,闪光时间,灯参数,取α=0.8 求:L,C,Vc PPT47,PPT51. Φ7.5*80mm2 直径7.5mm 长度80mm
3. 聚光腔内表面材料的选择决定因素
金属:铝——轻型系统;铜——热膨胀系数小,导热率高; 不锈钢——不生锈,光洁度高,热导率低 玻璃:易碎,导热性差,不生锈,耐腐蚀。 陶瓷:易碎,导热性差,不生锈,耐腐蚀 4. 聚光效率公式。(计算题)PPT63重点
5. 为什么二极管泵浦工作效率会提升:(1)η1为激光二极管驱动电源的效率,很容易达
到90%以上;(2)η2激光二极管的发光效率很容易达到20%~40%(3)半导体激光能方便的耦合到工作物质上去,耦合效率η3可以做的很高(4)半导体激光波长与工作物质吸收波长一致,可以达到较高的光谱匹配效率η4.综上所述,半导体激光二极管泵浦的固体激光器总效率可达7~20%,远远高于灯泵浦的固体激光器。
染料激光器
1.三重态影响对荧光量子效率的影响:
(1)系际交叉使参与荧光跃迁的粒子数减少;
(2) 由于T1态寿命比较长,T1—T2的受激吸收很强,因此会对发生的荧光产生吸收,甚至导致荧光猝灭;
减小影响的方法:(1) 在染料中加入少量三重态猝灭剂,缩短T1态的寿命(2)采用足够高功率和足够快上升时间的泵浦光,使染料分子在T1态积聚之前就完成激光振荡,从而可以忽略三重态的作用
2.振荡条件:在一定频率范围内,即使未在S1同S0之间达到净反转分布,也能产生光受激放大,且有很高的量子效率。
此时实现脉冲激光振荡的条件为: 2. 系际交叉:
3. 波长调谐:光栅调谐(公式)。PPT6
4. 加扩束镜作用:(1)提高光栅分辨率M倍(分辨率与光栅被照刻划线数N成正比);
(2)光束的发散角得以准直(减小约M倍),有利于提高光栅分辨率(3)光能密度减小,保护光栅表面
5. ASE:自发辐射的光放大输出
6. 染料激光器泵浦光的形状要求:泵浦光束截面一般有圆形和矩形两种。(1)横向泵浦
形式:是矩形的泵浦光束经一柱面镜汇聚成宽度约0.15~0.3mm的细线于染料盒上,染
?h??0????N1?exp???N0kT??料中的细线即成为谐振腔的轴线。若是YAG等固体激光器,则光束截面为圆形。(2)纵向泵浦,泵浦光的入射方向与腔的光轴偏离一定角度,故称“离轴泵浦”。 7. 变频技术:
倍频技术:角度调谐:旋转晶体改变入射角,保持相位匹配
温度调谐:控制晶体温度,保持相位匹配
8.掺量振荡放大:
拉曼激光技术:
掺钛蓝宝石Ti3+ : AL2 O3 1. 什么是品质因数(简称FOM):
FOM=对泵浦光的吸收系数/激射光峰值波长的吸收系数=αp/αr
1. 激光的四个特点 :激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性 2. 光动力学疗法所用光敏药物:血卟啉 3. 激光危害等级分4级,1级危害最小 4. Er:YAG铒Ho:YAGNd:YAG钕 5. 激光器波长
He-Ne 632nm CO2 10600nm Nd:YAG 1064nm 6. 硅材料透光波段0.2~23μm 7. 最适合光纤传播波长1550nm
8. 对人眼危害最大的波长:可见光、红外光 9. 激光的生物学效应:
光化学:刺激(生物刺激)、化学效应(光化疗法)
热:热解(围观局部发热热效应)、激光热效应、凝固、碳化、蒸发 电解或分离:消融(汽化)、破坏或破碎
10. 强激光防护措施(至少5点):①防止激光对眼睛的伤害、对皮肤的伤害;②设置工作区;③对仪器进行安全管理;④带防护眼镜;⑤防静电危险;⑥防有毒气体;⑦防止噪声、爆炸、火灾危险
11. 光动力学疗法原理
把光敏药物(血卟啉)通过血管注入人体。随后,光敏药物在人体扩散并沉积于肿瘤细胞中,经过一段时间后,对肿瘤细胞进行激光照射,光敏药物会强烈吸收激光,而导致肿瘤细胞死亡,从而达到治疗肿瘤的目的。光动力学疗法不仅可以治疗肿瘤,也可以治疗其他疾病。 12. 列举激光在临床医学中的应用(各5点)
CO2激光器治疗:作为手术刀、消除面部皱纹和疤痕、头发移植、头皮复位、皮肤美容
半导体激光治疗:青光眼的顶端疗法、视网膜固定、整个视网膜的光凝结,祛除纹身、胎记,进行组织融合
Nd:YAG激光治疗: 心血管外科手术、眼科手术、激光血管成形术、腰椎间盘切除、前列腺增生治疗、牙龈切除术、牙垢去除 光纤激光治疗:光凝结组织