毕业论文答辩人眼安全激光器关键技术地研究.pptVIP

人眼安全激光器关键技术的研究 论文框架 研究背景 分类与对比 论文要点 应用 1 2 3 4 研究背景 随着激光技术在军事及民用领域应用的越来越广泛, 激光器的安全问题也越来越受到人们的重视，对人眼的安全是其中非常重要的一部分。因此研究人眼安全激光器成为激光器领域一个很重要的方向。 人眼安全激光器指的是产生人眼安全波长（即1.5μm-1.8μm）的激光器。目前人眼安全激光器都属于固体激光器，有两种基本原理（激光工作物质直接产生人眼安全波长和通过非线性光学原来产生人眼安全波长），分为三种类型。 人眼安全激光器的分类 （1）铒玻璃激光器 以Er3+离子作为激光工作物质，晶体和玻璃作为工作基质，直接产生人眼安全波长 （2）受激拉曼散射激光器 利用受激拉曼频移原理的激光器 （3）光参量振荡激光器 利用光参量振荡频移原理的激光器 人眼安全激光器的比较 铒玻璃激光器是三能级结构，有较高的量子缺陷(40%)和较高的激活离子浓度导致的高热负荷密度，严重限制了这种激光器的性能。而受激拉曼激光器和光参量振荡激光器各有优势，受激拉曼激光器技术成熟，而光参量振荡激光器则是未来发展方向。三种激光器性能对比见下表： 铒玻璃激光器 在激光工作物质直接产生人眼安全波段的激光器中，主要的激光工作离子是 Er3+离子，由于 Er 离子为三能级结构，对抽运辐射吸收小，所以为了获得满意的效率，通常将它和其他3价稀土离子掺在一起，如 Yb 3+ 离子。Yb3+吸收了 Er3+ 离子相对透明区域内的抽运光，起到敏化剂的作用。主要工作基质则是晶体和玻璃。因此又常被称为铒玻璃激光器。 但是对于 Er3+、Yb3+ 共掺的固体激光器来说，最主要的问题在于由较高的量子缺陷(40%)和较高的激活离子浓度导致的高热负荷密度，并且因为转换中的能量转移而进一步加剧，在增加了热量堆积的同时减少了调 Q 运行时的有效能量存储时间，严重限制了激光器的性能 。这也导致了这种激光器目前基本已经被淘汰退出市场。 受激拉曼散射激光器（1） 原理：受激拉曼散射理论是指相干光在介质中传输时，人射光通过介质后，在保持其相干性的同时，伴随产生有一定的频率漂移的新散射光(Stokes现象)。受激拉曼散射为非弹性散射,泵浦光与物质相互作用,产生散射光的同时吸收或者放出一个声子,根据能量守恒定律,散射光与入射光的能量差应等于吸收或放出的声子能量。如果散射光能量小于入射光能量(对应放出声子),这个过程称Stokes散射;如果散射光能量大于入射光能量(对应吸收声子),这个过程称为Anti一stokes散射。如图所示： 受激拉曼散射激光器（2） 拉曼介质：常用的拉曼介质分为气体，液体和固体拉曼介质。由于气体介质浓度太小，而液体介质有毒性，目前较常见的是固体介质，其具有拉曼增益高、热传导性能好、光学和机械特性好、维护成本低以及易于和全固态激光技术结合等优点。较为常见的拉曼介质如下： (1) 硝酸钡晶体 硝酸钡晶体具有最高的稳态拉曼增益系数, 被认为是纳秒脉冲首选的拉曼晶体。然而,硝酸钡晶体具有较长的声子寿命和窄的拉曼振动谱宽, 瞬态的拉曼增益系数只有稳态时的几十分之一,因而不适合于皮秒脉冲的频移。 (2) 钨酸盐晶体 钨酸盐晶体由于不潮解,具有高的损伤阈值,并且对纳秒和皮秒脉冲都有较高的拉曼增益系数,同时钨酸盐具有较好的导热性,被认为是优良的固体拉曼介质，目前已在多种钨酸盐中实现了高效率的拉曼频移 受激拉曼散射激光器（3） 受激拉曼激光器类型： （1）拉曼发生器：泵浦光单程通过拉曼晶体实现拉曼频移或者加反射镜使泵浦光双程经过拉曼介质,这种结构称为拉曼发生器。 受激拉曼散射激光器（4） （2）外腔式拉曼激光器 它将拉曼晶体放在一个独立的谐振腔内的激光器,它不改变泵浦激光器的结构,拉曼激光谐振腔可以进行专门的设计以实现最佳化运转。与拉曼发生器相比,外腔式拉曼激光器具有以下几个优点:首先,外腔式拉曼激光器大大降低了受激拉曼散射的阈值,提高了转换效率；其次,可以通过对腔镜反射率的控制有选择地实现某阶拉曼光的输出；再者,谐振腔使拉曼光的光束质量得到了提高。但外腔式拉曼激光器的缺点是阈值仍旧较高,只能对高能量的激光脉冲实现有效的频率转换,外腔式拉曼激光器通常采用氙灯或激光LD侧面泵浦等高功率泵浦方式。 受激拉曼散射激光器（5） （3）内腔式拉曼激光器 它将拉曼晶体放入激光谐振腔内。内腔式拉曼激光器能充分利用腔内泵浦光的高功率密度,与外腔式拉曼激光器相比,内腔式拉曼激光器的阈值大大降低。内腔式拉曼激光器的转换效率比较高,一般情况下,拉曼光相对于基频光的转换效率能达到60%一80%。内腔式拉曼激光器结构紧凑,效率高,性能稳定,但内腔型