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光學元件

聲光Q開關原理圖

星之球激光 來源:廣州新特激光2011-12-26 我要評論(0 )   

調Q技術就是通過某種方法使腔的Q值隨時間按一定程序變化的技術。在泵浦開始時使腔處在低Q值狀態(tài),即提高振蕩閾值,使振蕩不能生成,上能級的反轉粒子數(shù)就可以大量積累,...

調Q技術就是通過某種方法使腔的Q值隨時間按一定程序變化的技術。在泵浦開始時使腔處在低Q值狀態(tài),即提高振蕩閾值,使振蕩不能生成,上能級的反轉粒子數(shù)就可以大量積累,當積累到最大值(飽和值)時,突然使腔的損耗減小,Q值突增,激光振蕩迅速建立起來,在極短的時間內(nèi)上能級的反轉粒子數(shù)被消耗,轉變?yōu)榍粌?nèi)的光能量,在腔的輸出端以單一脈沖形式將能量釋放出來,于是就獲得峰值功率很高的巨脈沖激光輸出。

聲光Q開關是利用聲光相互作用以控制光腔損耗的Q開關技術。聲光調Q是通過電聲轉換形成超聲波使調制介質折射率發(fā)生周期性變化, 對入射光起衍射作用, 使之發(fā)生衍射損耗,Q值下降, 激光振蕩不能形成。在光泵激勵下其上能級反轉粒子數(shù)不斷積累并達到飽和值, 之后突然撤除超聲場, 衍射效應立即消失, 腔內(nèi)Q值猛增, 激光振蕩迅速恢復, 其能量以巨脈沖形式輸出。這是一種廣泛應用的Q開關方式,其主要優(yōu)點是重復頻率高,性能穩(wěn)定可靠。

典型的聲光Q開關主要由三部分組成:電聲轉換器、聲光介質和吸聲材料。電聲換能器與聲光介質如熔石英、鉬酸鉛(PbMO4)晶體等構成聲光器件。電聲換能器加電后,將超聲波饋入聲光材料,聲波是疏密波,聲光材料的折射率發(fā)生周期變化,對相對聲波方向以某一角度傳播的光波來說,相當于一個相位光柵。于是,在超聲場中光波發(fā)生衍射,改變傳播方向,這就是聲光衍射效應。聲光調Q的原理簡述如下:當聲光介質中有高頻(40MC)超聲行波傳播時,由于布拉格衍射,入射光Ii的一部分偏離到布拉格角Id的方向。偏角衍射效率Id(L)/Ii(0)=Sin2(ηL)=sin2()式中,P為超聲功率,M為聲光品質因素,M=n6p2/ρVS3. n,p,ρ分別表示材料的折射率,光彈性系數(shù)和密度。L/h為換能器長寬比,λ0為真空波長。如果衍射光Id 占的百分比足夠大,則可能使光腔的總損耗大于小訊號增益,此時,振蕩停止,激活介質(YAG棒)借助光泵浦積累粒子數(shù)的反轉。在某一個時刻,如果去掉超聲行波,則由于激活介質有很高的儲能,所以,產(chǎn)生強的振蕩脈沖――即聲光調Q脈沖。如果用一定頻率的脈沖調制器調制射頻發(fā)生器,使聲光介質中有相同重復頻率的射頻超聲場時,就能獲得重復頻率工作的聲光Q開關,激光器將以重復頻率狀態(tài)輸出激光巨脈沖.

 


 

 

 

 

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