將普通的脈沖固體激光器輸出的脈沖,用示波器進(jìn)行觀(guān)察、記錄,發(fā)現(xiàn)其波形并非一個(gè)平滑的光脈沖,而死由許多振幅、脈寬和間隔作隨機(jī)變化的尖峰脈沖組成的,每個(gè)尖峰的寬度約為0.1-1us,間隔為數(shù)微妙,脈沖序列的長(zhǎng)度大致與閃光燈泵浦持續(xù)時(shí)間相等。這種現(xiàn)象稱(chēng)為激光器弛豫振蕩。
產(chǎn)生弛豫振蕩的主要原因是:當(dāng)激光器的工作物質(zhì)被泵浦,上能級(jí)的粒子反轉(zhuǎn)數(shù)超過(guò)閾值條件時(shí),即產(chǎn)生激光振蕩,使腔內(nèi)光子數(shù)密度增加,而發(fā)射激光。隨著機(jī)構(gòu)的發(fā)射,上能級(jí)粒子數(shù)大量被消耗,導(dǎo)致粒子反轉(zhuǎn)數(shù)降低,當(dāng)?shù)陀陂撝邓綍r(shí),激光振蕩就停止,這時(shí),由于光泵的繼續(xù)抽運(yùn),上級(jí)粒子反轉(zhuǎn)數(shù)重新積累,當(dāng)超過(guò)閾值時(shí),又產(chǎn)生第二個(gè)脈沖,如此不斷重復(fù)上述過(guò)程,直到泵浦停止才結(jié)束??梢?jiàn)每個(gè)尖峰脈沖都是在閾值附近產(chǎn)生的,一次脈沖的峰值功率的提高,而只會(huì)使小尖峰的個(gè)數(shù)增加。
弛豫振蕩產(chǎn)生的物理過(guò)程,顯示出了在弛振蕩過(guò)程中粒子反轉(zhuǎn)數(shù)和腔內(nèi)光子數(shù)的變化,每個(gè)尖峰可以分為4個(gè)階段:
在第一階段:激光振蕩剛開(kāi)始時(shí),由于光泵作用,△n=△nt,q=0;由于光泵作用,△n繼續(xù)增加,與此同時(shí),腔內(nèi)光子數(shù)密度也開(kāi)始增加。由于q的增長(zhǎng)而使△n減少的速率小于泵浦使△n增加的塑料,因此△n一直增加到最大值。
第二階段:△n值達(dá)到最高后開(kāi)始下降,但仍然大于△nt,因此q繼續(xù)增長(zhǎng),而且增長(zhǎng)非常迅速,達(dá)到最大值。
第三階段:△n<△nt,增益小于損耗,光子數(shù)密度q減少,并急劇下降。
第四階段:光子數(shù)減少到一定程度,泵浦又起主要作用,于是△n又開(kāi)始回升,到t5時(shí)刻△n又達(dá)到閾值△nt,于是又開(kāi)始產(chǎn)生第二個(gè)尖峰脈沖。產(chǎn)生一系列尖峰脈沖。
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