激光器工作原理

第四章激光器的工作原理，第四章激光器的工作原理，介绍，激光器的分类(工作模式-按泵浦模式分类)，三能级系统的泵浦激发(红宝石)，矩形脉冲激发，泵浦效率，荧光效率，从泵浦近阈值(自激振荡未形成)，受激辐射跃迁过程忽略，当时可以解决，本文讨论了：1.n2经过的两个变化过程。0t0泵脉冲抽取N2，4。t0t2(长脉冲泵浦)激发时间足够长，3.t0t2)泵浦作用时间长，接近稳态的连续激光可以按稳态理论处理，脉冲激光和连续激光之间没有严格的界限，阈值反转粒子数密度阈值增益系数阈值泵浦功率(阈值泵浦能量)，阈值条件为4.1激光产生，1。阈值反转粒子数密度Dnth自激振荡条件：(1)Dn0；(2)Ga、 1。阈值反转粒子数密度Dnth自激振荡条件：(1)Dn0；(2)ga，两种推导Dnth :(1)光强变化*(2)速率方程的方法；(1)一次往返的光强变化，增益介质填充腔，I0，I1，r1，r2，4.1激光产生的阈值条件，激光产生的阈值条件：增益系数大于阈值增益阈值增益系数由速率方程导出，光子寿命：单向总损耗，光速，在界面流入和流出的光子数相等，光子数密度速率方程，阈值，阈值数反转密度，不同的模式(频率)有不同的受激辐射截面，Dnt值也不同。当粒子的阈值数反转密度-n=n0在中心频率处最低时，激光的阈值数反转密度。阈值增益系数仅由单向损耗决定。当腔损耗不变时，阈值增益系数也不变。第二，阈值增益系数gt是当n=n0时的阈值增益系数。均匀加宽，非均匀加宽，*讨论，不同的模式(n) s21 (n，n0)具有不同的DNT，即Dnt(n)的不同纵向模式具有相同的阈值增益gt，不同横向模式的不同衍射损耗gt，不同高阶横向模式的阈值增益大于基本模式的阈值增益，即3，连续激光或长脉冲激光的阈值泵浦功率(Ppt，t0t2)，1。四能级系统(假设均匀泵浦)，单位体积单位时间内，E2E1跃迁粒子的数量，或者，为了保持，E3E2粒子的跃迁补充是必需的。用相同数量的粒子，通过泵浦(吸收)E0E3，或，泵浦光子能量，-总量子效率，2。三能级系统的分析方法与四能级系统相似，只是在三能级系统中，激光的低能级是基态(E1)，如果Dn=1需要吸收(泵浦)光子数(1/1)，n2=n2t需要吸收(泵浦)光子数(N2T/1)，激光、短脉冲激光、长脉冲激光或连续激光，当单位体积吸收泵浦光子数(N2T/1)时，可以产生四能级和三能级激光。讨论：1。四能级系统的激光阈值低于三能级系统的四能级n10。只有Dnt粒子需要被泵浦以使ga形成振荡的三能级n1作为基态。至少需要泵送n/2个颗粒，n/2个颗粒。抽水效率的提高。Ppt、Ept与工作物质的特性、均匀加宽、不均匀加宽、和有关.优秀的激光工作物质荧光线宽小(钕玻璃在W=WR时的最大WR是弛豫振荡频率，而提高调制带宽的方法(想？(3)增益开关DFB激光器(GainSwitched-DFB)增益开关当用高速大信号调制时，激光二极管获得的增益大大超过阈值增益。利用半导体激光器的弛豫振荡特性获得超短脉冲。工作原理W03j、W将调制信号应用于DFB激光器，在高功率信号的调制作用下产生弛豫振荡。在产生第一个弛豫振荡脉冲之后，在调制信号被去除之后，将产生几十皮秒(ps)的超短光脉冲。将实现主门电路、计数器、距离显示器、晶体振荡器、脉冲信号输入和输出。30兆赫兹-5兆赫兹-2兆赫兹-1兆赫兹( 6.67毫微秒)，(4)弛豫振荡使激光能量分散在多个尖峰脉冲上，峰值功率低脉冲峰值功率低于几十千瓦，影响测距距离，时间特性差。多脉冲输出影响测距精度。获得大脉冲的方法包括调Q、锁模、激光测距激光雷达、单模激光的线宽是由这些因素决定的。被动腔线宽主动腔线宽单模激光的线宽极限自发辐射对单模输出线宽极限的影响单模激光线宽极限的估算稳频激光的兰姆凹陷饱和吸收实验。操作：4，5。腔内的总光强是两个方向相反的传播场的叠加。只有传播到输出镜的一个可以输出激光。因此，它是总字段的1/2。中期单向总损失和内部往返损失被替换为综合保险和通用保险。1.受激辐射截面大，高能级长。输出功率越大，泵浦概率越大。输出功率越大为3。增加工作材料长度和减少损耗有利于提高激光输出。光泵浦激光器，激发参数，最佳透射率，对于给定的内部损耗A具有最佳透射率以最大化输出功率，因此Gm越大，工作物质越长，A越小，并且最佳透射率越大。第二，非均匀加宽的单模激光、腔内光强、增益系数和稳定工作时的输出功率，如果是这样，中心频率的输出功率小于非中心频率的输出功率，兰姆凹陷、兰姆凹陷宽度和烧孔宽度相等。气体激光器的压力增加，兰姆凹陷变宽变浅，三模激光器和多模激光器，1，输出功率均匀变宽，2，不均匀变宽，输出功率是各模输出功率之和，4.4脉冲激光器的工作特性，1，弛豫振荡，腔内光子数和粒子数反转的相互作用结果，数学分析：设置单模激光器，v0，l=L，效率=1，四能级系统， 稳态操作中N和N的变化为0，振荡被视为稳态附近的扰动，其中忽略二阶小量，方程的解为，其中，当，趋于0时，表示振荡趋于稳定，代入N0，外部激励越强，衰减越快，振荡频率越高，4.5激光放大器，激光放大器，当光通过具有相反粒子数的介质时产生光信号，激光放大器的分类：1。 连续激光放大器的输入信号为连续波或脉冲宽度大于能级寿命；反转粒子的数量保持稳定；2.脉冲激光放大器的脉冲小于能级的寿命；3.反转粒子的数量不能在短时间内达到稳定状态；3.当输入信号为飞秒时，超短脉冲放大器分为：1。行波放大器没有反射器2，再生放大器有一个反射器形成一个F-P标准具；再生放大器的增益为Gs单向光强增益、反射镜反射率和vc放大器固有频率；当信号频率与固有频率相同时，增益最大。当r增大时，频率范围变小。当r=0时，G=Gs是一个行波放大器，输入信号可以在荧光光谱范围内放大。首先，横向均匀地激励连续激光放大器。激光放大器的主要参数是：增益、输出功率、增益谱宽、增益：输出光强与输入信号之比、均匀展宽，即平均损耗系数。对于小信号放大，当I(z)1时，I(z)随z增加，2，Ip(z)随z减小，(1)小信号增益，I(z)1，其通过求解传输方程获得，测量Ip0的时间，Ipth，4.15，当泵浦功率恒定时，混合光纤的长度具有最佳值，3，脉冲激光放大器，反转粒子数密度和光子数密度是位置和时间的函数，1，在脉冲作用时间期间，忽略泵浦光对自发辐射和反转粒子数的影响(输入光的脉冲宽度远小于上能级的寿命)。2.反转粒子数在横截面上是均匀的，随Z. 3变化。工作物质均匀加宽，信号频率为中心频率，量子效率为1，简并度相等，dz薄层中光子数的变化为。对于三能级系统，输运方程是通过速率方程得到的，其中J(z，t)=N(z，t)v称为光子流强度。输运方程的边界条件如下：1 .脉冲放大器的能量增益GE:输入光脉冲能量与输出脉冲能量之比：输入光子数与输出光子数之比；输入和输出能量：传输方程，和，大于脉冲宽度，j (z，)=j (z，0)=0，传输方程，小信号，增益，小信号增益与入射光强度无关，因此放大器长度增加，增益