长春理工大学 激光器件与技术 第二章-2讲

1、长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 1第第2章章调调Q（Q开关）技术开关）技术长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 2第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q一一. 电光调电光调Q原理原理长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 3第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q1. 带偏振器的电光调带偏振器的电光调Q器件器件-（双偏振器）（双偏振器）氙灯氙灯 YAG 激光激光 全全反镜反镜 输出镜输出镜 起偏器起偏器 KD*P/2Uxzy检偏器检偏器 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page:

2、 4第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q1). Q开关开关“打开打开”时：时：氙灯氙灯 YAG 激光激光 全反镜全反镜 输出镜输出镜 起偏器起偏器 KD*Pxzy检偏器检偏器 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 5第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q2). Q开关开关“关闭关闭”时：时：氙灯氙灯 YAG 激光激光 全全反镜反镜 输出镜输出镜 起偏器起偏器 KD*P/2Uxzy检偏器检偏器 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 6第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q3).电光调电光调Q的过程：的过程： 在氙灯刚开始点燃时，事先在

3、调制晶体上加在氙灯刚开始点燃时，事先在调制晶体上加/2电压，使电压，使谐振腔处于谐振腔处于“关闭关闭”的低的低Q值状态，阻断激光振荡的形成。值状态，阻断激光振荡的形成。 待激光上能级反转的粒子数积累到最大值时，突然撤去晶待激光上能级反转的粒子数积累到最大值时，突然撤去晶体上的体上的/2电压，使激光器瞬间处于高电压，使激光器瞬间处于高Q值状态，于是产生雪值状态，于是产生雪崩式的激光振荡，就可输出一个巨脉冲。崩式的激光振荡，就可输出一个巨脉冲。长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 7第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q1. 带偏振器的电光调带偏振器的电光调Q器件器件

4、-（双偏振器）（双偏振器）氙灯氙灯 YAG 激光激光 全反镜全反镜 输出镜输出镜 起偏器起偏器 KD*P/2Uxzy检偏器检偏器 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 8第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q2. 带偏振器的电光调带偏振器的电光调Q器件器件- -（单偏振器）（单偏振器）氙灯氙灯 YAG 激光激光 全全反镜反镜 输出镜输出镜 偏振器偏振器 KD*P/4Uxzy长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 9第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q1). Q开关开关“打开打开”时：时：氙灯氙灯 YAG 激光激光 全反镜全反镜 输出镜

5、输出镜 偏振器偏振器 KD*Pxzy长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 10第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q2). Q开关开关“关闭关闭”时：时：氙灯氙灯 YAG 激光激光 全反镜全反镜 输出镜输出镜 偏振器偏振器 KD*P/4Uxzy长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 11第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q3). 调调Q过程过程 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 12第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q2. 带偏振器的电光调带偏振器的电光调Q器件器件-（单偏振器）（单偏振器）氙灯氙灯

6、 YAG 激光激光 全反镜全反镜 输出镜输出镜 偏振器偏振器 KD*P/4Uxzy长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 13第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q3. 单块双单块双45o电光调电光调Q器件器件-（无偏振器）（无偏振器）YAG 激光激光 全全反镜反镜 输出镜输出镜 LN 氙灯氙灯 45 45 zy x长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 14第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q 带偏振器的带偏振器的Q开关激光器需加偏振器，使腔内元件增多，因开关激光器需加偏振器，使腔内元件增多，因而增加了腔内损耗，降低了调而增加了腔内损

7、耗，降低了调Q效率。把晶体做成双效率。把晶体做成双的形的形式，使晶体起着偏振、式，使晶体起着偏振、Q开关两个作用，克服了上述开关两个作用，克服了上述Q开关开关激光器的缺点。激光器的缺点。 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 15第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q1). 未加电压时：未加电压时：光性质光性质 折射率折射率 ABBCCE o光光 o光光 o光光 n ononoC 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 16第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Qsin45sineenn zyx ABCE 45 sinsineenn光性质

8、光性质 折射率折射率 ABBCCE e光光 e光光 e光光 nenone长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 17第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q2). 加电压（加电压（U/2）时：）时：zyxABC 45 sin45sinoenn 光性质光性质 折射率折射率 ABBCCE ooeenononeE长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 18第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q光性质光性质 折射率折射率 ABBCCEeeoonenonozyxABCE 45 sin45sineenn 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学

9、与技术系Page: 19第二章 调Q技术2.3 电光调电光调QCE C 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 20第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q从上面的分析可看出：从上面的分析可看出：长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 21第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 22第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 23第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q4. 脉冲透射式脉冲透射式(PTM)调调Q-腔倒

10、空腔倒空 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 24第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q 偏振器偏振器P1和和P2，P1P2，M1和和M2都都是全反镜。当电光晶体上不加电压时，在是全反镜。当电光晶体上不加电压时，在泵浦的作用下，上能级反转粒子数逐渐增泵浦的作用下，上能级反转粒子数逐渐增加，自发辐射光可顺利通过加，自发辐射光可顺利通过P1和和P2，但输，但输出端无反射镜，腔的出端无反射镜，腔的Q值很低，无法形成值很低，无法形成激光振荡。当电光晶体上加半波电压激光振荡。当电光晶体上加半波电压V/2时，通过时，通过P1的线偏振光通过电光晶体后偏的线偏振光通过电光晶体后

11、偏振面旋转振面旋转90o，不能通过偏振器，不能通过偏振器P2，但可，但可经界面全反射到腔镜经界面全反射到腔镜M2上，激光振荡在上，激光振荡在M1和和M2之间产生。当腔内振荡的光子密之间产生。当腔内振荡的光子密度达到最大值时，迅速撤去电光晶体上的度达到最大值时，迅速撤去电光晶体上的半波电压，于是腔内存储的最大光能量瞬半波电压，于是腔内存储的最大光能量瞬间通过间通过P2输出，从而获得脉宽很窄的巨脉输出，从而获得脉宽很窄的巨脉冲。冲。 长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 25第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系

12、Page: 26第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q二二. Q开关的应用开关的应用长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 27第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q三三. 电光调电光调Q激光器的设计：激光器的设计：长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 28第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 29第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 30第二章 调Q技术2.3 电光调电光调Q长春理工大学电子科学与技术系长春理工大学电子科学与技术系Page: 31第二章 调Q技术电光调电光调Q 小结小结 脉冲透射式脉冲透射式(PTM)调调Q具有什么优势？它与脉冲反射式具有什么