实验61脉冲固体激光器输出特性

实验6-1 脉冲固体激光器输出特性研究 【实验目的】 1、了解脉冲固体激光器的基本结构和基本原理，并练习调整激光器谐振腔，使其输出激光。 2、测定脉冲激光器的输出特性曲线，找出光泵能量阈值，计算出激光器的绝对效率和斜效率。 3、测定激光器输出光束的发散角。 【实验原理】 一. 固体激光器的基本结构和工作原理 激光，其英文为 Laser，全名为 Light amplification by stimulated emission of radiation，全名译为辐射的受激发光放大。这很好地概括了激光产生的机制。激光器就是根据激光产生的机制而设计的。它由工作物质，泵浦系统和光学谐振腔等部分组成。实验所用 Y A G 激光器的结构如图 6-1-1所示。 1、工作物质 要形成激光，首先必须利用激励源使工作物质激活，既使工作物质内部的电子在某些能级之间实现粒子数的反转分布，并且需要满足一定的条件。 2、泵浦系统 本实验中所用 YAG激光器的光泵系统由聚光腔、脉冲氙灯和它的供电系统以及触发器组成。直流电源给储能电容充电到数百伏，并加到氙灯的两极，这时氙灯不发光。触发器接通后，立即发出一个一万多伏的电脉冲使氙灯导通，这时储能电容通过氙灯放电，氙灯发出强烈的闪光。此光激活工作物质，处于基态的粒子向高能级跃迁，比如跃迁到234 F能级上。在此能级上的粒子寿命较长，故称为亚稳态。由于光泵系统的不断泵浦，泵浦到一定程度时，激发到高能级上的粒子数比在它下面的能级上的粒子数还多了，实现了粒子数的反转。当粒子跳回低能级上时发光。 3、光学谐振腔 为了满足产生激光的阈值条件，即要使光在谐振腔中来回一次在激活介质中所获得的增益足以补充由各种因素所导致的光的损耗。在忽略介质内部损耗的情况下，阈值条件为 1221lerrG (6-1-2) 式中：21,rr一谐振腔两端反射镜的反射率（包括反射镜的吸收，透射和衍射损失）； l —激活介质的长度；G—激活介质的增益系数，定义为：  dzzIzdIvGvv.)()( (6-1-3) 二．YAG 激光器输出特性 1 、输出特性曲线 输出特性曲线是指激光器的输出能量与输入能量之间的关系曲线。见图 6 -1 -3 。 当改变激光电源中储能电容的充电电压或电容时，就得到了不同的输入能量，其大小由下式计算 2221剩充UUCE （6-1-4） 激光器的输出能量出E 由能量计读出。由图 6-1-3可知，对于每一台激光器，都存在着一个最小能量值minE，当输入激光器的能量等于或小于minE时，激光器停止振荡...