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1、第四章第四章 调调Q技术技术激光技术激光技术2008年年北京交通大学北京交通大学目录目录4.1 调调Q原理原理4.2 电光调电光调Q技术技术4.3 声光调声光调Q技术技术4.4腔倒空技术腔倒空技术5.1 调调Q原理原理1. Q定义定义每秒损耗的激光能量腔内贮存的激光能量02QQ公式推导方法公式推导方法1002/2nLcnLEEQ 腔内单程损耗腔内单程损耗E腔内总光子能量腔内总光子能量腔内单程时间腔内单程时间cnLt 单位时间损耗单位时间损耗tE/dtdEEQ0tQteEE00ctQ0cnLtctc光子寿命光子寿命 Q Q公式推导方法公式推导方法2 22.调的基本原理调的基本原理 在泵浦开始时，

2、使腔处于低在泵浦开始时，使腔处于低值（值（大）状态，使其不能形大）状态，使其不能形成振荡，上能级的反转粒子数成振荡，上能级的反转粒子数就可以大量的积累，当积累到就可以大量的积累，当积累到最大值时，突然使值增大（最大值时，突然使值增大（减小）激光振荡迅速建立起来，减小）激光振荡迅速建立起来，在极短的时间内上能级的反转在极短的时间内上能级的反转粒子被消耗，转变为腔内的光粒子被消耗，转变为腔内的光能量，从腔的输出端以单一脉能量，从腔的输出端以单一脉冲形式释放出来，从面有一个冲形式释放出来，从面有一个强的激光巨脉冲输出强的激光巨脉冲输出。minWpmaxmaxinminntnfnpt1. 调调Q速率方

3、程速率方程cntntLlnctcN N反转粒子数，反转粒子数，光子数，光子数，g g2 2和和g g1 1分别为上下能级简并度分别为上下能级简并度121ggn Q激光器输出能量激光器输出能量finnRAhEln1ln2Rlnnnnnntfitfi1ln21lnni，nf和和nt分别为初分别为初始、最终和阈值粒始、最终和阈值粒子数子数R为输出镜反射率为输出镜反射率L增益介质长度增益介质长度往返损耗往返损耗n 脉冲宽度（脉宽）脉冲宽度（脉宽）fitificpnnnnnntt/ln1n最佳反射率最佳反射率lgzzzzRopt02lnln1exp2g2g0 0l l表示小信号增益表示小信号增益 196

4、11961年底，年底，邓锡铭邓锡铭几乎与国几乎与国外同时，独立提出了高功率激光外同时，独立提出了高功率激光Q Q开关原理。他非常形象地解释：开关原理。他非常形象地解释：把把Q Q开关比喻为一个稍有漏水开关比喻为一个稍有漏水( (自自发辐射跃迁发辐射跃迁) )的抽水马桶，当水的抽水马桶，当水箱被灌箱被灌( (光泵注入能量光泵注入能量) )满之后水满之后水箱底部的盖快速揭开箱底部的盖快速揭开(Q(Q值突变值突变) )，水水( (激光能量激光能量) )就一涌而出就一涌而出( (激光激光峰值功率输出峰值功率输出) )。利用调技术利用调技术很容易获得峰值功率高于兆瓦、很容易获得峰值功率高于兆瓦、脉宽为数十个纳秒的激光巨脉冲。脉宽为数十个纳秒的激光巨脉冲。邓锡铭邓锡铭在示波器上观察的调后的巨脉冲在示波器上观察的调后

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