第6章 激光器的工作特性VIP免费

6.1连续与脉冲工作方式脉冲激光器连续激光器Pulsedlaser:PL连续激光器准连续激光器ContinuousWaveLaser:CWL脉冲激光器：长脉冲、短脉冲、超短脉冲。长脉冲可视为准连续第六章：激光器的工作特性1.脉冲激光器具有较大输出峰值功率，适合于激光打标、切割、测距等.常见脉冲激光器：钇铝石榴石（YAG）激光器、红宝石激光器、钕玻璃激光器、氮分子激光器、准分子激光器等。2.连续激光器3.准连续激光器(Quasi-continuous-wave:QCW)以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类输出功率一般都比较低，适合于要求激光连续工作（激光通信、激光手术等）的场合泵浦功率有很短时间间隔的关断以减小热影响。13()Wt13W00tt激光上能级粒子数随时间如何变化？2n1313()0WWt00tt0tt粒子数密度为的红宝石被矩形脉冲激励光照射，n其激励几率：例：330,0dnndt31133323131()dnnWnSASdt123nnnn3321213()nSnnW313132321SASS211222122121332()dnnWnWnASnSdt3321213()nSnnW221211AS能级寿命2E——12113()11321213()[1]WtWnnteW00:tt0:tt013W02()220()()ttntnte2()nt20()nt00tt忽略受激过程1312131122)(nWnWdtdn6.1.1.脉冲激光器02t整个抽运期间，激光上能级粒子数随时间增长，抽运结束瞬间达到最大值。各能级粒子数及腔内光子数处于剧烈变化中，系统处于非稳定态结论：12()Wt12Wt00tT0Tt2()Nt20()Ntt00tT0Tt0dNdt0idndt，6.1.2.连续激光器与长脉冲激光器02t当时间增大到20tt完成增长过程而达到稳定值，保持为常数。2()nt时，各能级粒子数及腔内光子数处于稳定状态结论：12()Wt12Wt00t0t2()Nt20()Ntt020tt2阈值增益系数gainthreshold阈值条件阈值反转粒子数Populationinversionthreshold阈值泵浦功率Pumppowerthreshold6.2激光器的振荡阈值6.2激光器的振荡阈值6.2.1阈值增益系数光在谐振腔内往返一周后的光强（考虑损耗与增益）：02()10GlIIe起振条件：10II02()0Gl0Gl阈值增益系数：tGl001q00q001q002q011q01q011q01tg0()g00tg不同纵模的相同，故具有相同的；tG不同横模的不同，故不同（高阶横模较大，也较大）tGtG激光器稳定振荡时的特点？tgg增益与损耗达到动态平衡，光强饱和，维持稳定振荡zg0g0z()Iz0ImI021nnn6.2.2阈值反转粒子数密度?tnE2E12n1n增益系数和反转粒子数间的关系：210()(,)gn210210210()(,)()(,,)ttlggnn中心频率频率处：02100(,)21tnl激光器的阈值反转粒子数密度：激光1.连续或长脉冲激光器的阈值泵浦功率：02()t12120nnnnn，能级阈值粒子数密度：2E221ttnnl6.2.3阈值泵浦功率和能量1323230()SSA2212121()ASA12F22tsn2tFsn22tnnE3E0E1E2nn3n1n0阈值泵浦功率：21PtPPtFsFshnVhVPl2222tttnnnnnnnn能级阈值粒子数密度2E22tnn(2)三能级系统nLaserRadiationFasttransitionAbsorptionEnergy1E1E2E3nLaserRadiationFasttransitionAbsorptionEnergyn3n2n1阈值泵浦功率：2PPtFshnVP2.短脉冲激光器的阈值泵浦功率：02()t激励持续期间，2E能级的自发辐射和无辐射跃迁的影响可忽略四能级系统阈值泵浦能量：1121PtPPthnVhVEl三能级系统阈值泵浦能量：12PPthnVE21tn22tnn0E1E2En3E11关于激光器阈值泵浦功率（能量）的结论：（1）三能级系统所需的阈值功率（能量）比四能级大得多；（2）三能级系统激光器中损耗对阈值功率（能量）影响不大；四能级系统中，阈值功率（能量）正比于损耗；（3）四能级激光器的阈值能量（功率）211ptFEP144，表6-1列出三种典型激光器振荡条件的计算值。激光器工作物质长度10cm，输出反射镜透过率50%，内部损耗为0；红宝石中铬粒子密度3190109.1...