NdYAG固体激光器谐振腔(2)

对激光辐射有贡献的主要吸收带有5条： 442~0.53um(I9/2 G7/2+G9/2) 442~0.58um(I9/2 G5/2+G7/2) 444~0.75um(I9/2 F7/2+S3/2) 442~0.81um(I9/2 F5/2+H9/2) 44~0.87um(I9/2 F3/2)

结论：1.064um的激光是由 44F3/2 I11/2产生的，故泵光源发出的光集中在0.75um~0.87um附近 图2：Nd3+:YAG晶体在300K的吸收光谱

图3：由于晶格振动造成的在1.06um处的频谱展宽（300K）

3泵浦源

3.1理论依据

泵浦激光器使用光源的主要目的是将电能有效地转换成辐射能，并在给定的光谱带上产生高的辐射通量。最有效的激光泵浦灯将使激光材料在激发荧光的波长上产生最大的发射，而在有效吸收带之外的所有光谱范围内产生最小发射。

3+

由Nd:YAG的激光特性可知道，我们需要的光源就是0.75um~0.87um的光源。

3.2设计方案

经过查找资料，最三斟酌，最终确定采用惰性气体连续弧光灯（氪弧光灯）。其发光光谱如图4所示 790-820nm730-760nm泵浦带 泵浦带 860-890nm泵浦带

图4典型氪弧灯的发射光谱

氪的线性光谱能很好地与Dd3+:YAG的吸收光谱匹配，它的最强两条发射谱线（0.76um，811um）被晶体强烈地吸收。

4聚光腔

4.1基础理论

? 聚光腔

使用最多的聚光腔是一种内表面具有高反射率椭圆柱体，激光棒和泵光源分别配置在椭圆柱的两条焦线上。由椭圆发出的一个焦点发出的光将反射到另一个焦点。因此，椭圆腔中的能量传递是从一条焦线上的直管光源传输到另一条焦线上的棒状吸收体。椭圆柱两端各用一块高反射率端板封住，练个断面相互平行。 ? 常见聚光腔

(a)大偏心率但椭圆；（b）小偏心率单椭圆；（c）紧耦合单椭圆；（d）焦外的单椭圆；（e）半椭圆；（f）双椭圆；（g）多椭圆

图5 椭圆聚光腔

4.2方案设计

? 总体方案

由于是紧凑型激光器，并且综合考虑体积和散热性能，可采用椭圆聚光腔，如下图

铜片 图6 椭圆聚光腔体

? 细节 2c 棒 棒

灯 2Rl 2RR 2b 2a 图7 转配图

首先，按下式确定棒与泵浦源的最小间距 2C=s1+(dr+dl)/2

式中，dr和dl分别为棒与灯装配的相关直径，通常为1~2cm。 s1是棒和灯之间的装配间隙。 2a=s1+2s2+dr+dl

S2为棒和灯装配件距椭圆表面的间隙。

221/2

b=(a-c)

由于涉及到具体工程操作，具体数值视实物而定。

5谐振腔 5.1基础理论

? 谐振腔结构

涉及到的距离都为光程距离

图8 用曲率半径不等的镜 构成的谐振腔的模参数

理论计算公式如下：

镜上的光束半径可以由下式给出：

?R12R2?LL)()?R1?LR1?R2?L

?R22R1?LLw4?()()2?R2?LR1?R2?Lw41?(束腰半径由下式给出

2w40?()??L(R1?L)(R2?L)(R1?R2?L)

(R1?R2?2L)2光腰的位置由下式确定

t1?t2?L(R2?L)

R1?R2?2LL(R1?L)

R1?R2?2L

发散角

??lim?z??2?(z)2? ?z??0 ·各类型谐振腔：

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