Transcript YAG激光器调Q实验
NA:YAG激光器调Q实验 • 大连民族学院物理与材料学院 Applied Physics, Electronic Engineering 实验目的 • • • • 了解利用晶体线性电光效应实现激光调Q的原理；； 熟悉主动和被动调Q技术 ； 了解电光晶体的开关效率和延迟特性 。 掌握调Q激光器输出能量、脉冲宽度的测量方法 Applied Physics, Electronic Engineering 实验原理 • 调Q技术是获得短脉冲高峰值功率激光输出的重要方法。 • 激光器的Q值又称品质因数，表征激光谐振腔的腔内损耗的参数 腔内贮存的激光能量 2 nL Q =20 每秒钟损耗的激光能量 0 损耗率 如果我们设法在泵浦开始时使谐振腔内的损耗增大，即提高振荡 阈值，使振荡不能形成，激光工作物质上能级的粒子数大量积累。 当积累到最大值，突然使腔内损耗变小， Q值突增。这时腔内会 像雪崩一样以极快的速度建立起极强振荡，在短时间内反转粒子 数大量被消耗，转变为腔内的光能量，并在输出镜端输出一个极 强的激光脉冲，其脉宽窄，峰值功率高，这种光脉冲称为巨脉冲。 Applied Physics, Electronic Engineering 这种产生巨脉冲的技术被称为调Q技术，也称为 Q开关技术。 利用KDP晶体的一次电光效应。 2 0 no3r63U a 1. 对本实验采用的KDP晶体，当U=3800V时，Δφ=π/2 b + 2. 光往返一次， Δφ=π，相当于半波片。 - 3. 偏振方向旋转2θ=900，光有去无回，即“关门”。 4. 关门状态时，损耗增大，阈值提高，Q值减小。 5. 振荡不能形成，能级的粒子数大量积累。 a 450 b 关门实验时，按下开关，开门变关门。 调Q实验时，按下快门，关门变开门。产 生巨脉冲。 条件：偏振方向与a或b夹角为45度。 做关门实验，使激光输出能 Applied Physics, Electronic Engineering 量最小。 实验仪器 • • • • • • • • • • YAG晶体 前腔镜和后腔镜 激光电源：（含电源、Q开关、手动快门） 水箱 导轨、滑块和支架 辅助激光器 能量计 光阑 起偏器 KDP晶体（Q开关） Applied Physics, Electronic Engineering M1 KDP YAG 水冷系统 B Q M2 电源和控制系统 光阑 准直激光器 KDP: 倍频晶体（或KTP） M1:输出镜（输出透过率T=80%） YAG:闪光灯、聚光腔和YAG棒组件 B:布氏角偏振片 Q:调Q晶体（布氏角偏振片与调Q晶体组成调Q单元） M2:全反射镜（M1和M2组成激光谐振腔） Applied Physics, Electronic Engineering 实验内容 1. 做激光调腔实验，使输出地静态激光最强。 2. 将偏振片插入光路。再插入Q开关，调整Q开关的俯仰，使Q开关的 反射像与激光晶体的反射像重合。 3. 微调两块谐振腔片，使激光器静态激光输出最强。 4. 将电源改到关门状态（HV)进行关门实验。转动Q开关使最小。 5. 将电源改到调Q状态，按快门，输出巨脉冲激光。用胶片接受光斑， 与静态激光光斑比较 。 6. 用能量计测量巨脉冲，微调两块谐振腔片 ，使巨脉冲激光最强。 7. 改变电压，分别测量几组静、动态输出能量，并填入P26表1。 8. 被动调Q技术自己先对照指导书去做。 9. 关机顺序为：先把手动开关断开，关掉预燃，最后关电钥匙。 Applied Physics, Electronic Engineering 注意事项 1. 本实验输出的激光为高峰值功率脉冲激光，做本实验前必须佩 戴防护1064nm激光的防护眼镜。 2. 任何情况下严禁直视激光光路或直视激光器的反射光路，以免 激光损伤人眼。 3. 严禁用手直接触摸氙灯电极以及激光电源的输出线，以免触及 高压放电回路造成人身伤害。 4. 用光电探测器接收激光脉冲时，应多次衰减至极为微弱，以免 打坏探测器。 Applied Physics, Electronic Engineering