NdYAG固体激光器谐振腔(4)

图13

如图所示是电光晶体调Q装置的工作原理图。激光工作物质是Nd:YAG晶体，偏振器采用方解石空气隙格兰—付克棱镜，调制晶体用KD*P(磷酸二氘 钾)晶体，它是z-00切割的(使通光面与z轴垂直)，利用其γ63的纵向电光效应。将调制晶体两端的环状电极与调Q电源相接。

如果在调制晶体上施加λ／4电压，由于纵向电光效应，当沿x方向的线偏振光通过晶体后，两分量之间便产生π／2的相位差，则从晶体出射后合成为相当于圆偏振光；经全反射镜反射回来，再次通过调制晶体，又会产生π ／2的相位差，往返一次总共累积产生π 相位差，合成后得到沿y方向振动的线偏振光，相当于偏振面相对于入射光旋转了900，显然，这种偏振光不能再通过偏振棱镜，此时，电光Q开关处于“关闭”状态。因此，如果在氙灯刚开始点燃时，事先在调制晶体上加上λ ／4电压，使谐振腔处于“关闭”的低Q值状态，阻断激光振荡的形成。

待激光上能级反转的粒子数积累到最大值时，突然撤去晶体上的λ ／4电压，使激光器瞬间处于高Q值状态，产生雪崩式的激光振荡，就可输出一个巨脉冲。

由电光调Q基本原理可知，要获得高效率调Q的关键之一是精确控制Q开关“打开”的延迟时间，即从氙灯点燃开始延迟一段时间，当工作物质上能级反转的粒子数达到最大时，立即“打开”开关的效果最好。如果Q开关打开早了，上能级反转粒子数尚未达到最大时就开始起振，显然输出的巨脉冲功率会降低，而且还可能出现多脉冲。如果延时过长，即Q开关打开得迟了，则由于自发辐射等损耗，也会影响巨脉冲的功率。

7冷却装置(略) 8总体设计

8.1总体框图

小孔光阑，或许放的位置不好 凹透镜 1/4玻片，预防烧孔效应 平面镜，其存在一个最佳透射率 起振片 电光调 Q晶体 Nd:YAG棒

图14 总体设计（元器件与元器件之间的距离都取1cm）

经过观察matlab的曲线图，最终决定选择平凹腔。

光 程：Lopt?1.51*3cm?1.82*15cm?8*1cm?39.83cm

t2?L(R1?L)R1?R2?2L

R2??

t2?0

由于在电光调Q晶体和Nd3+:YAG左端存在限制条件

W?

1D6

其中W为光束半径，D为限制物直径，则有

??Z?1?W(Z)?W0?1??D??W2?6 0??

?1/2W02???R1?L?.L??

最后解的

1/2

R1?,Lopt?2?12?Z??D??2??? Lopt??362 在Nd3+:YAG左端

Z1?1.82*15cm?2*1cm?29.3cm在电光调Q左端

Z2?1.82*15cm?1.51*3cm?7*1cm?38.83cmD1?6mm

D2?8mm

分别代入解的

因为需要的是稳定腔体 所以

R1?1.45mR1??0.3983,1.45?

8.2最终方案确定 R由于已经的出了

1的范围，结合平凹腔的matlab曲线图，根据需要就可以选择不同的

R1，在这里我把发散角看做是一个很重要的因素，忽略其他次要的因数，所以?应该尽量

的小，在这里我取R1=1.45m，从而得到一下一张参数表。 腔体长L 26cm

1.45m R1R2? 26cm t1t2 0

468um W0 549um W1 468um 0.00145rad W2?9总结

? 收获

虽然是纸上谈兵，不过收获还是挺多的。 ? 不足

1只考虑了等曲率腔和平凹腔，没有考虑其他腔，如何做到参数优化，其实心里没底，如果能实操一下，效果可能会好很多。

2在这个简单的装置中，光腰和发散角始终是一对矛盾，鱼与熊掌不可兼得，只能视具体情况作出抉择，增加装置的复杂程度这对矛盾可能就解决了，这个一个改进的方向。 3关于小孔光阑选模，小孔光阑的直径大小及放置都没有给出具体的理论数值，这涉及到高阶模光腰的计算，能力不足呀。

4部分反射镜存在一个最佳透射率，这里也没有给出具体的数值，这也是一个应该改进的地方。

5涉及到能量的问题基本上没有涉及。

附录

参考文献：

《激光器件原理与设计》 李适民编 《激光技术》 蓝信炬编

《课程设计》 06级光信息邓焯泳师兄 程序：

r=1:0.1:10;

y1=r.*sqrt(1./((2*r-1))); y0=sqrt(2*r-1); sita=1./sqrt(y0); figure; plot(r,y1); title('y1/r'); xlabel('r'); ylabel('y1'); hold on; figure; plot(r,y0); title('y0/r'); xlabel('r'); ylabel('y0'); hold on; figure; plot(r,sita); title('sita/r'); xlabel('r'); ylabel('sita'); hold on;

//----------------------------

r=1.1:0.1:10;

y1=r.*sqrt(1./(r-1)); y2=sqrt(r-1); y0=sqrt(r-1); sita=1./sqrt(y0); figure; plot(r,y1); title('y1/r'); xlabel('r'); ylabel('y1'); figure; plot(r,y2); title('y2/r'); xlabel('r'); ylabel('y2'); figure; plot(r,y0); title('y0/r'); xlabel('r'); ylabel('y0'); figure;

plot(r,sita); title('sita/r'); xlabel('r'); ylabel('sita');

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