激光諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q

1、1. 固體激光器的根本結(jié)構(gòu)與工作物質(zhì)固體激光器根本上都是由工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)、諧振腔和冷卻、濾光系統(tǒng)構(gòu)成的。圖是長脈沖固體激光器的根本結(jié)構(gòu)示意圖冷卻、濾光系統(tǒng)未畫出。 固體工作物質(zhì)是固體激光器的核心。影響工作特性的關(guān)鍵是工作物質(zhì)的光譜特 性。最常用的是紅寶石和摻Nd3+激光器。脈沖竝燈儲能電容|朋奇反射鏡越覽電路一圖固體激光器的根本結(jié)構(gòu)示意圖1紅寶石激光器工作物質(zhì)為AI2O3+ Cr2O3, C產(chǎn)決定光譜性能，從紅寶石中鉻離子的能級 結(jié)構(gòu)圖紅寶石激光器為三能級系統(tǒng)，激光譜線：0.6943卩m+0.6929y； 0.6943 yn占優(yōu)勢。泵浦源為脈沖氙燈。由于固體激光器的工作物質(zhì)是絕緣晶體， 所

2、以一般用光泵浦源鼓勵。圖紅寶石中鉻離子的能級結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：閾值高、溫度效應(yīng)非常嚴(yán)重、室溫下不適于連續(xù)和高重復(fù)率工作2 Nd3+:YAG 激光器突出優(yōu)點：閾值低和具有優(yōu)良的熱學(xué)性質(zhì)，這就使得它適于連續(xù)和高重復(fù)率工 作。Nd3+:YAG是目前能在室溫下連續(xù)工作的唯一實用的固體工作物質(zhì)， 在中小功率 脈沖器件中，特別是在高重復(fù)率的脈沖器件中，目前應(yīng)用Nd3+:YAG的量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 其它固體工作物質(zhì)?？梢哉f， Nd3*:YAG從出現(xiàn)至今，大量使用，長盛不衰。工作物質(zhì)：將一定比例的A12O3、丫203,和Nd2O3在單晶爐中進(jìn)行熔化結(jié)晶而成 的，呈淡紫色。它的激活粒子是釹離子Nd3"，YAG中N

3、d3*與激光產(chǎn)生有關(guān)的能 級結(jié)構(gòu)如圖所示。它屬于四能級系統(tǒng)。2. 固體激光器的泵浦系統(tǒng)1固體激光工作物質(zhì)是絕緣晶體，一般都采用光泵浦鼓勵。泵浦光源應(yīng)當(dāng)滿足 兩個根本條件。2常用的泵浦燈在空間的輻射都是全方位的，因而固體工作物質(zhì)一般都加工成圓柱棒形狀，所以為了將泵浦燈發(fā)出的光能完全聚到工作物質(zhì)上，必須采用聚光腔。3圖所示的橢圓柱聚光腔是小型固體激光器中最常采用的聚光腔，它的 內(nèi)外表被拋光成鏡面，其橫截面是一個橢圓。4固體激光器的泵浦系統(tǒng)還要冷卻和濾光。常用的冷卻方式有液體冷卻、氣體 冷卻和傳導(dǎo)冷卻等，其中以液冷最為普遍。5泵浦燈和工作物質(zhì)之間插入濾光器件濾去泵浦光中的紫外光譜。圖橢圓柱聚光腔3.

4、 固體激光器的輸出特性1. 固體激光器的激光脈沖特性一般的脈沖固體激光器產(chǎn)生的激光脈沖是由一連串不規(guī)那么振蕩的短脈沖(或稱尖峰)組成的，各個短脈沖的持續(xù)時間約為(0.1 1lm，各短脈沖之間的間隔約為(5 10) so泵浦光越強，短脈沖數(shù)目越多，其包絡(luò)峰值并不增加。2. 轉(zhuǎn)換效率總體效率定義為激光輸出與泵浦燈的電輸入之比。對于連續(xù)激光器(用功率描述)和脈沖激光器(用能量描述)分別表示為:Pth1PnV21 V Y VL c ab 1 couVP(7.1.1) EoutL c ab 1 couVP(7.1.2)4. 新型固體激光器1.半導(dǎo)體激光器泵浦的固體激光器半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器的結(jié)構(gòu)，有如圖 7.1.5(b)所示的側(cè)泵浦方式。7.1.5(a)所示的端泵浦方式和圖IE傭乗油方式圖半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器與閃光燈泵浦固體激光器相比有其主要優(yōu)點，如 結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長、穩(wěn)定性強、體積小、熱效應(yīng)小、更加環(huán)保等。2. 可調(diào)諧固體激光器可調(diào)諧固體激光器主要有兩類，一類是色心激光器，一類是用摻過渡族金屬離 子的激光晶體制作的可調(diào)諧激光器。3. 高功率固體激光器高功率固體激光器主要是指輸出平均功率在幾百瓦以上的各種連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)及 脈沖固體激光器，它一直是軍事應(yīng)用和激光加工應(yīng)用所追求的目標(biāo)。從二十世紀(jì)七十年代起開始研制的板條形固體激光器，就是針對克