光輻射的控制技術(shù)ppt課件(已修改)
2025-05-14 12:02 本頁面
【正文】 光電子技術(shù)研究所 光輻射的控制，就是用信息信號(hào)對(duì)激光輻射進(jìn)行作用。 光輻射的控制技術(shù) 與電子學(xué)中電子、電子束和空穴之類的帶電粒子不同，在電性能方面呈中性的光子不能用電場或磁場來直接控制。 光電子技術(shù)研究所 與無線電通信技術(shù)中利用無線電波作為傳遞語言、圖象信息的載波相似，激光也可以用來作為傳遞信息的載波。 激光頻率高，用激光傳遞信息的容量大。 由于激光光束的發(fā)散角小，方向性好，所以用激光傳遞信息具有保密性好，抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 激光可以用來作為傳遞信息的載體，是傳遞信息的理想光源。 光電子技術(shù)研究所 功率 能量 脈寬 模式 線寬等 人們可以從不同的方面 改善與提高激光器的輸出特性，擴(kuò)大激光器的應(yīng)用范圍， 它們在激光應(yīng)用及推動(dòng)光電子技術(shù)的發(fā)展中，起著非常重要的作用。 光電子技術(shù)研究所 電光效應(yīng) 光電子技術(shù)研究所 光軸方向?yàn)?z軸方向 。 x方向振動(dòng)的線偏振光沿著光軸方向通過晶體時(shí) ，仍為 x方向振動(dòng)的線偏振光 。 其它條件不變，在晶體上沿縱向加幾千伏高電壓，當(dāng)光仍沿 z向傳播時(shí)，將出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象。 外加電場引起晶體光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的效應(yīng)電光效應(yīng)。 光電子技術(shù)研究所 lEnlnn zxy 63302)(2 ?????? ??? ???zxy Ennn 6330)( ??? ??因此，該二光通過長為 l 的晶體后，將產(chǎn)生相位差 zox Ennn 63302139。 ???zoy Ennn 633021 ??? ?no為沿晶體光軸方向傳播的自然折射率， γ 63為 KDP晶體的電光系數(shù)， Ez為沿z方向所加的電場強(qiáng)度?？梢郧蟮醚?Z向傳播、在x′和 y′方向 振動(dòng)二光的感應(yīng)折射率差為 光電子技術(shù)研究所 可見 ， 由感應(yīng)雙折射引起的該二偏振光的相位差與外加電壓 V成正比 。 在晶體內(nèi)分解的沿 x ′和 y ′方向 振動(dòng)的二光的頻率相同 ， 振幅也相同 ， 所以在它們通過晶體后 ，其合偏振光將視偏振的不同 ， 可能是線偏振光 、橢圓偏振光或圓偏振光 。 Vn 63302 ???? ??晶體中的電場強(qiáng)度 Ez與兩端電壓 V的關(guān)系為 V= Ez l， 上述相位差可表示為 光電子技術(shù)研究所 光電子技術(shù)研究所 光電子技術(shù)研究所 光電子技術(shù)研究所 聲光效應(yīng) 光電子技術(shù)研究所 光電子技術(shù)研究所 光電子技術(shù)研究所 改變超聲波頻率 ， 不管對(duì)喇曼 乃斯衍射還是對(duì)布喇格衍射 ， 均可改變衍射光的極值方向和衍射光頻率； 改變超聲波的強(qiáng)度 ， 可以改變折射率光柵的幅度 △ n， 可以改變衍射光的極值光強(qiáng) 。 通過改變超聲波場 ， 控制衍射光強(qiáng) 、 頻率 、方向 、 從而達(dá)到光調(diào)制的目的 。 由此可見： 光電子技術(shù)研究所 光電子技術(shù)研究所 光電子技術(shù)研究所 反轉(zhuǎn)粒子數(shù)超過了激光器的閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù) ， 就將產(chǎn)生激光輸出 。 調(diào) Q概念 人為地控制激光器閾值 ， 使其很高 ， 抑制激光振蕩的產(chǎn)生 。 由于光泵的激勵(lì) ，激光上能級(jí)將不斷地積累粒子數(shù) 。 1．調(diào) Q的基本思想 光電子技術(shù)研究所 當(dāng)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)達(dá)到最大數(shù)量時(shí) ， 突然降低激光器的閾值 ， 由于此時(shí)的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)大大超過激光器的閾值反轉(zhuǎn)粒子數(shù) 在極短的時(shí)間內(nèi)大量抽空激光上能級(jí)的粒子，同時(shí)輸出一個(gè)極強(qiáng)的尖銳脈沖，或調(diào) Q脈沖。 光電子技術(shù)研究所 (一 )鎖模原理 1． 自由運(yùn)轉(zhuǎn)多模激光器的輸出特性 包含有多個(gè)縱模 ， 縱模頻率為 Lcqq?? ?假設(shè)每個(gè)縱模的電場表示式為 式中， q為正整數(shù)， ωq是第 q個(gè)縱模的圓頻率，L是諧振腔長。 二、鎖模 )c o s (E)( 0q qqq ttE ?? ???? q q tEtE )()( 則自由運(yùn)轉(zhuǎn)多模激光器的輸出為 總光場是各個(gè)模式光場的非相干迭加。 ??qqII光電子技術(shù)研究所 2．鎖模激光器的輸出特性 它是采取某種措施使各自獨(dú)立起振的模式在時(shí)間上同步 ，即使其相位有確定的關(guān)系 ， 例如使 ＝常數(shù) 。 因此 ，總光場是各個(gè)模式光場的相干迭加 。 qq ?? ??10?假設(shè)起振的縱模有 (2N+1)個(gè) ， 各振蕩模式的振幅均為 E0， 相鄰縱模間的相位差均為△ ， 處在介質(zhì)增益曲線中心的模序數(shù)q＝ 0， 圓頻率為 ω0， 初相位為 0， 則由各光場的相干迭加 ， 可得總光場為 光電子技術(shù)研究所 tttNEqtqKtEqqqNNqO000000c o s)](21s i n [)](212s i n [])[(c o s)(????????????????????? ???)](21s i n [)](212s i n [)(000????????????ttNItIqq總光強(qiáng)為 式中， Io是單個(gè)模的光強(qiáng)。 光電子技術(shù)研究所 o s cqP vN ?? ?????11121該鎖模激光器輸出光的特點(diǎn)是： ①鎖模激光器的輸出是間隔為 T=2L/C 的規(guī)則序列脈沖。 ②該序列脈沖中的每個(gè)脈沖寬度為 光電子技術(shù)研究所 ③輸出脈沖的峰值光強(qiáng)為單個(gè)模式光強(qiáng)的 (2N+1)2倍，即為 。它較之自由運(yùn)轉(zhuǎn)多模激光器光強(qiáng)， I0 (2N+1) 提高了 (2N+1)倍。 20 )12( ?NI右圖繪出了七個(gè)縱模振蕩的激光器，在鎖相情況下的，激光輸出時(shí)間特性。 由上所述，鎖模激光器起振的縱模數(shù)目愈多，所產(chǎn)生的激光脈沖愈窄，峰值功率愈高。 光電子技術(shù)研究所 光調(diào)制的基本概念 光調(diào)制 把欲傳輸?shù)男畔⒓虞d到激光輻射上的過程，叫激光調(diào)制。 完成這一任務(wù)的裝置，叫光調(diào)制器。 而由已調(diào)制的激光輻射還原出所載信息的過程，叫解調(diào)。 光電子技術(shù)研究所 幾種典型的激光調(diào)制 (一 )機(jī)械調(diào)制 作為輸出反射鏡的鍺片貼在壓電陶瓷上。 圖給出了一種作為發(fā)射源的機(jī)械調(diào)制CO2 激光器的結(jié)構(gòu)示意圖， 光電子技術(shù)研究所 壓電陶瓷加有偏置直流電壓和調(diào)制信號(hào)電壓 。 壓電陶瓷的長度 l隨調(diào)制信號(hào)電壓 Vm變化 ， 其變化量△ l ∝ Vm。 LqLcv ??? 22由于 CO2激光器的縱模頻率 v 隨腔長的變化量 △ v為 光電子技術(shù)研究所 LqLcv ??? 22因△ L∝ △ l， 所以， △ v∝ Vm， 實(shí)現(xiàn)了輸出光頻率 v隨信號(hào)電壓 Vm線性變化的激光調(diào)頻。 在 PZT上貼一塊 3mm厚的鍺片作機(jī)械負(fù)載，當(dāng) PZT所加電壓改變 1V時(shí)，可使激光頻率變化 6kHz， 當(dāng)激光最大頻率偏移為 150kHz時(shí)，調(diào)制電壓峰值約為 2
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