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上一页 回首页 下一页 回末页 回目录 第五章 典型激光器介绍 §5.1固体激光器 * §1.7 光的相干性 第一章 辐射理论概要 上一页 回首页 下一页 回末页 第一章 回目录 ? 固体激光器 红宝石激光器 YAG激光器 工作物质 Al2O3＋Cr2O3；Cr3＋决定光谱性能 Al2O3＋Y2O3＋Nd2O3；Nd3＋决定光谱性能 物理过程 三能级系统 四能级系统 激光谱线 0.6943μm+0.6929μm；0.6943μm占优势 1.35μm +1.06μm；一般只产生1.06μm 泵浦源 脉冲氙灯 氪灯 由于固体激光器的工作物质是绝缘晶体，所以一般用光泵浦源激励 泵浦特点 *泵浦灯和激光棒分别位于椭圆聚光腔的两条焦线上 *泵浦光源中仅有少部分与工作物质吸收带相匹配的光能是有用的。 优缺点 阈值高、温度效应非常严重、室温下不适于连续和高重复率工作 阈值低、有优良的热学性质、适于连续和高重复率工作；是目前能在室温下连续工作的唯一实用的固体工作物质 输出特性 大多数为脉冲激光器，产生的激光脉冲是一系列的尖峰，宽度约为几个微米 转换效率低(总体效率：激光输出与泵浦源的电输入之比) 总体效率大概为0.5%-1% 1%-3% 特点 输出能量大；峰值功率高； 5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质 1.固体激光器基本上都是由工作物质、泵浦系统、谐振腔和冷却、滤光系统构成的。图5-1是长脉冲固体激光器的基本结构示意图(冷却、滤光系统未画出)。 图5-1 固体激光器的基本结构示意图 5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质 2.红宝石激光器 图(5-3) 红宝石中铬离子的能级结构 5.1.1 固体激光器的基本结构与工作物质 3.掺钕钇铝石榴石(Nd3＋：YAG) 工作物质:将一定比例的A12O3、Y2O3，和Nd2O3在单晶炉中进行熔化结晶而成的，呈淡紫色。它的激活粒子是钕离子(Nd3＋)， YAG中Nd3＋与激光产生有关的能级结构如图(5-5)所示。它属于四能级系统。 图(5-5) Nd3＋:YAG 的能级结构 5.1.2 固体激光器的泵浦系统 1. 固体激光工作物质是绝缘晶体，一般都采用光泵浦激励。泵浦光源应当满足两个基本条件。 2. 常用的泵浦灯在空间的辐射都是全方位的，因而固体工作物质一般都加工成圆柱棒形状，所以为了将泵浦灯发出的光能完全聚到工作物质上，必须采用聚光腔。 3.图(5-6)所示的椭圆柱聚光腔是小型固体激光器中最常采用的聚光腔，它的内表面被抛光成镜面，其横截面是一个椭圆。 图(5-6) 椭圆柱聚光腔 4. 固体激光器的泵浦系统还要冷却和滤光。常用的冷却方式有液体冷却、气体冷却和传导冷却等，其中以液冷最为普遍。 5.泵浦灯和工作物质之间插入滤光器件滤去泵浦光中的紫外光谱。 5.1.3 固体激光器的输出特性 1. 固体激光器的激光脉冲特性 2. 转换效率 总体效率定义为激光输出与泵浦灯的电输入之比。对于连续激光器(用功率描述)和脉冲激光器(用能量描述)分别表示为： 一般的脉冲固体激光器产生的激光脉冲是由一连串不规则振荡的短脉冲(或称尖峰)组成的，各个短脉冲的持续时间约为(0.1?1)?m，各短脉冲之间的间隔约为(5?10) ?s。泵浦光愈强，短脉冲数目愈多，其包络峰值并不增加。