固体激光器装调[精选].ppt

* 整个脉冲串的长度和闪光灯泵浦的持续时间相等。 * 含有高阶横模的激光束光强分布不均匀，光束发散角较大。例如，准直、激光加工、非线性光学要求单横模激光束。高阶模光斑尺寸大，受到阻挡。 Company name LOGO 固体激光器的装调及选模 Company name 目 录 2. 实验目的 3. 实验原理 4. 实验装置及仪器 5. 实验内容与步骤 6. 实验结果与讨论 1. 简 介 激光的发展简史 1917年，爱因斯坦提出了“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。 简 介 Company name 这两次发明开创了传统的固体激光器和气体激光器的时代，自此，激光走上了高速发展的道路。此后，半导体激光器、染料激光器、自由电子激光器都在相应学科的支持下出现。特别是八十年代，随着光电子学和半导体技术的发展，光纤激光器和孤子激光器相继出现，将激光引入以光电子和微电子为主的信息时代。 1961年，He－Ne气体激光器在美国贝尔实验室研制成功。 1960年，美国人梅曼(T. H. Maiman)发明了世界上第一台红宝石激光器。 Maiman 简 介 简 介 1961年8月，中国第一台激光器--小球照明红宝石激光器，在中国科学院长春光学精密机械研究所诞生了。它虽比国外同类型激光器的问世迟了近一年的时间，但在许多方面有自身的特色，特别是在激发方式上，比国外激光器具有更好的激发效率，这表明我国激光技术当时已达到世界先进水平。 实验目的 1、了解固体激光器的基本组成和原理； 2、学习固体激光器的装配和调试方法； 3、掌握固体激光器的主要性能及基本技术参 数的测试方法； 4、学会横模选择方法。 实验原理 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 表示“受激辐射的光放大” Laser 1964年10月，物理学家钱学森建议称之为-----激光 工作物质 ：提供反转粒子数 激励源：为实现粒子数反转提供外界能量。 谐振腔：光放大作用 工作物质 本实验选用Nd3+:YAG激光棒。 Nd3+ :YAG晶体（即掺钕钇铝 石榴石）是以钇铝石榴石晶体为 基质掺杂适量的三价稀土元素钕 离子（Nd3+）构成的。其中是以 Nd3+置换YAG中的部分钇离子，晶体呈淡紫色。Nd3+是激活离子，从提高物质的增益来看，其浓度应越大越好，但是由于Nd3+半径大于Y3+的半径，将Nd3+掺入YAG中有结构上的困难，其浓度过大会造成质量上的缺陷。一般Nd3+的含量为1%左右。 光学谐振腔 最常见的激光谐振腔是由相 对的两个球面镜或平面镜构成的 。典型的谐振腔结构有平平腔、 平凹腔、凹凸腔、共焦腔等。本 实验选用平凹腔，由一个平面镜 和一个凹面镜构成，凹面镜做全反镜，镀1064nm全 反模，平面镜做输出镜，镀1064nm部分反射部分透 射模。 泵浦系统 泵浦系统的作用是为工作物质达到粒子数反转分布提供必要的能量，并控制激光器按使用要求正常运转。它主要由泵浦光源，聚光腔和电气系统组成。常用的泵浦光源有弧光放电灯，半导体激光器等。其中氙灯和氪灯不仅辐射强度和辐射效率高，而且具有较宽的发射谱带，并与Nd3+：YAG等的吸收谱有较好的匹配，所以被普遍使用。通常脉冲激光器选用氙灯，连续激光器则选用氪灯。 静态激光的驰豫振荡现象 产生驰豫振荡的主要原因是：当激光器达到阈值时，产生激光，使谐振腔内的光能密度增加。由于增益饱和效应，光能密度的增加将导致粒子反转数降低，到低于阈值时，激光发射就停止。此时，光泵抽运使粒子反转数又增加，超过阈值时，产生第二个激光脉冲。如此不断重复，便形成了一系列小的尖峰脉冲。。 腔内电磁场在垂直于其传播方向Z的横向X-Y面内存在的稳定的场分布，称为横模。选取横模技术就是使激光器处于单横模TEM00状态运转，抑制各高阶模振荡。 横模的选择 采用小孔光阑作为选模原件插入腔内是固体激光器中常用的选模方法。由于高阶横模的光腰比基模的大，如果光阑的孔径选择得适当，就可以将高阶横模的光束遮住一部分，而基模则可顺利通过。 另外，由衍射理论可知，腔内插入小孔光阑相当于减小腔镜的横截面积，即减小了腔的菲涅耳数，因而各阶模的衍射损耗加大，但损耗程度不同，只要小孔光阑的孔径选择适当，便可选出基模。 实验装置 半导体激光器—准直 小孔光阑 全反镜 泵浦氙灯 工作物质 聚光腔 输出镜 可存储示波器 能量计 脉冲光电探头 连续光电探头