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調(diào)Q激光與各種激光調(diào)Q技術(shù)介紹

發(fā)布時間:2020-05-15 11:18:45 瀏覽量:10300

摘要

每次激光技術(shù)的革新,都會帶來行業(yè)的進步赋秀。如何將激光器的功率做得更大利朵,一直是激光科學(xué)家努力的方向。講到提高激光器的峰值功

率猎莲、單色功率绍弟,就不得不提激光調(diào)Q技術(shù)。比較常見的有控制反射損耗的電光調(diào)Q著洼,控制吸收損耗的可飽和吸收體調(diào)Q和控制衍射損耗

的聲光調(diào)Q樟遣。

正文


正文:激光問世以來涤久,因其“三好一高”的特性涡尘,被譽為是“最快的刀”, “最準(zhǔn)的尺”响迂,使其在材料加工考抄、醫(yī)學(xué)、科研等領(lǐng)域都得

到廣泛的應(yīng)用蔗彤。同時川梅,為了獲得更高的加工速率,更好的加工效果以及更極端的實驗環(huán)境然遏,人們對激光器的能力贫途,不斷提出新的要求。

如何將激光器的峰值功率做得更大待侵,一直是激光器發(fā)展的迫切需要丢早,說到這里,也就不得不提到激光的調(diào)Q技術(shù)秧倾。

 


激光器的Q值描述了激光器諧振腔的品質(zhì)怨酝,其值可由以下公式計算獲得:

Q=2πv0W/(δWc/nL)=2πnL/δλ0


其中W為腔內(nèi)存儲的能量,δ表示光波在諧振腔中的單程損耗那先,n為折射率农猬,L為腔長,λ0=c/v0為真空中的波長售淡〗锎校可見Q值與損耗因子

δ成反比。調(diào)Q即改變諧振腔的損耗因子揖闸,比較常見的有控制反射損耗的電光調(diào)Q苦掘,控制衍射損耗的聲光調(diào)Q和控制吸收損耗的可飽和

吸收體調(diào)Q。


電光調(diào)Q技術(shù):

電光調(diào)Q技術(shù)的原理是普克爾斯(Pockels)效應(yīng)——即一級電光效應(yīng)楔壤,電光晶體雙折射效應(yīng)與外加電場強度成正比,偏振光經(jīng)過電

光晶體后惯驼,偏振面旋轉(zhuǎn)的角度與晶體長度和兩側(cè)所加電壓的乘積成正比蹲嚣。電光調(diào)Q激光器的原理圖如下所示:

目前普遍應(yīng)用的電光晶體有KD*P(磷酸二氫鉀(KDP),磷酸二氘鉀(DKDP))晶體和LN(鈮酸鋰LiNbO3)晶體递瑰。當(dāng)線偏振光入射到電場

中的晶體表面,分解成初相位相同的左旋和右旋兩束圓偏振光隙畜。在晶體中抖部,兩束光線的傳播速度不同。即從晶體中出射時议惰,兩束光線存

在相位差慎颗。則合成的線偏振光的偏振面已經(jīng)和入射光的偏振面存在相位差,稱為旋光效應(yīng)言询。

其中的起偏器由格蘭-付克棱鏡構(gòu)成俯萎。格蘭-付克棱鏡(方解石空氣間隙棱鏡)是由兩塊方解石直角棱鏡拼接而成,由于晶體對于不同偏

振方向的光線的折射率不同运杭,所以偏振方向不同的光線的全反射臨界角不同夫啊。棱鏡組允許特定偏振方向的光線,其余的被反射辆憔。當(dāng)我們

在電光晶體兩側(cè)施加電壓時撇眯,可以改變通過晶體的光線的偏振方向,從而選擇性的讓光線出射虱咧,起到光電開關(guān)的作用熊榛。

當(dāng)線偏振光經(jīng)過一次電光晶體后,其偏振面旋轉(zhuǎn)45°腕巡,經(jīng)反射鏡反射后再次經(jīng)過電光晶體玄坦,此時與入射光的偏振方向相差90°,即π/2逸雹。

此時反射光被棱鏡全反射营搅,而不進入諧振腔。當(dāng)工作物質(zhì)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)達到飽和狀態(tài)時梆砸,改變晶體兩端電壓转质,使出射光偏振面不發(fā)生偏

轉(zhuǎn),振蕩條件建立帖世。


聲光調(diào)Q技術(shù):

聲光晶體在超聲場中對入射光產(chǎn)生衍射休蟹,使光線偏離出諧振腔,Q值增大而不能形成激光振蕩日矫。直到在泵浦激勵下赂弓,工作物質(zhì)的反轉(zhuǎn)粒

子數(shù)不斷累積達到飽和。此時撤掉超聲場哪轿,Q值降低盈魁,激光振蕩條件迅速建立。激光出射窃诉,產(chǎn)生巨脈沖杨耙。


飽和吸收體調(diào)Q:

在諧振腔內(nèi)插入可飽和吸收染料赤套,染料吸收工作物質(zhì)發(fā)出的熒光。開始時染料對光子的吸收率很高珊膜,系統(tǒng)Q值很低容握,自激振蕩不能發(fā)

生,工作物資的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)在泵浦激勵下不斷累積车柠。當(dāng)染料吸收的光子累計到一定程度后剔氏,染料會突然變得透明,此時Q值急劇減小

竹祷,從而實現(xiàn)激光振蕩谈跛。


調(diào)Q激光器已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在醫(yī)療,工業(yè)和科研領(lǐng)域溶褪,其他提高激光器峰值功率的方法還有鎖模技術(shù)币旧,啁啾放大技術(shù)……每次新技術(shù)

的使用,都使得激光器的發(fā)展邁向新的臺階猿妈。激光技術(shù)的發(fā)展必將給各類技術(shù)吹菱、工藝的實現(xiàn)帶來新的方法和思路。


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