【正文】 是指它對光的吸收呈現(xiàn)非線性：對弱光吸收強 ， 對強光吸收弱 。 光電子技術研究所 圖是染料調(diào) Q激光器的示意圖，它是在諧振腔內(nèi)插入一個染料盒構成的，盒的兩端為光學平面窗片。 這時 ， 腔內(nèi) Q值猛增 ， 產(chǎn)生激光振蕩 ， 并形成巨脈沖輸出 。 光電子技術研究所 由上所述，可飽和吸收染料調(diào) Q是一個被動 Q開關，它無需外加電源等同步裝置，完全是靠自身吸收的可飽和特性實現(xiàn) Q突變的。 鎖模 光電子技術研究所 從時域上可以這樣理解鎖模脈沖的形成：因為 （ 振幅 ） 損耗調(diào)制的頻率為 c/2L， 相應的周期恰好是光子在腔內(nèi)往返一周的時間 。而其它時刻通過的光子，因每次通過調(diào)制器時的損耗總不為零，而受到抑制，不能起振。強、弱信號大致以染料的飽和光強 Is來劃分。所以光脈沖每經(jīng)過染料和工作 物質一次，其強弱信號的強度相對值就改變一次，在腔內(nèi)多次循環(huán)后，極大值與極小值差會越來越大。 光電子技術研究所 碰撞鎖模的主要機制是在可飽和吸收染料內(nèi)形成的空間 “ 光柵 ” ： 兩反向傳播的同步、等光強相干脈沖，在可飽和吸收染料處形成駐波，由于駐波的空間光強分布，使得染料的飽和吸收介質折射率形成了空間周期性分布，它等效為一個折射率 “ 光柵 ” ，或稱為粒子數(shù)分布 “ 光柵 ” 。 激光束質量高 模式角度來說 良好的方向性 極好的單色性 高質量的激光束 單橫模 單縱模 光電子技術研究所 這些選模技術可以分為 兩大類 ： 發(fā)展了許多模式選擇技術。 由激光原理已知 ， 激光器振蕩的條件是激光器的增益 G必須大于其損耗 α。 ② 盡量減小激活介質的內(nèi)部損耗 αi及鏡面損耗 αm， 相對地增大衍射損耗 αd在總損耗中所占的比重。 光電子技術研究所 在固體激光器中 ， 因激活介質的直徑不能做得太細 ， 不可能通過工作物質的直徑抑制高階模 ， 由激光原理知道 ， 諧振腔內(nèi)基模有效光束半徑 ω(z)是隨腔軸位置z變化的 ， 在對稱諧振腔 (R1＝R2)中 ， ω(z)的表示式為 2122020 ])/(1[)( ?????zz ??為保證基橫模工作，小孔光闌的半徑應與有效光束半徑大致相等?？稍谇粌?nèi)加透鏡 ， 以增大基模體積 。 xu ?1 22 xu ? 33 xu ?（ 2）非穩(wěn)腔選橫模 由圖可見，除基模 uo的振幅在腔鏡面上均勻分布（ uo=1） 外，其它高階模的振幅分布（ ）均為鏡面邊緣比中心大，即能量相對集中在邊緣。 穩(wěn)定腔的基?！?0”與鄰近高階橫?！?1”、“ 2”的損耗差不多，當基模“ 0”起振時，橫模“ 1”、“ 2”也易受激起振，因而會形成多模輸出。 縱模選樣技術就是保證激光器單頻工作的基本技術 。 光電子技術研究所 (1)色散腔法粗選頻率 2．縱模選擇方法 為了選擇特定的譜線振蕩，可以采用窄帶介質膜反射鏡。 通過調(diào)整光路 ， 可以使進入棱鏡的入射角 α1等于離開棱鏡的出射角 α2， 并等于布儒斯特角 。 光電子技術研究所 （ 2）短腔法選縱模 由諧振腔理論已知 ， 縱模間隔為 顯然 ， 減小腔長 ， 可以增大縱模間隔 ， 當 大到等于增益線寬時 ， 在增益線寬內(nèi)只含有一個縱模 ， 即可實現(xiàn)單縱模振蕩 。 光垂直入射時 ， qv?qv??c o s2 dncvq ???dncvq ??? 2是相鄰透射峰的頻率間隔， 由下式確定： 光電子技術研究所 當將 FP標準具插人諧振腔時 ， 激光器的振蕩頻率既要滿足諧振腔的共振條件 ，又要滿足 FP標準具有最大透過率要求 。 光電子技術研究所 選模技術獲得了單頻振蕩 ， 由于內(nèi)部和外部條件的變化 ， 諧振頻率仍然會在整個增益線型內(nèi)移動 ， 使輸出頻率變化 ， 頻率漂移 。 光電子技術研究所 1． 被動式穩(wěn)頻 盡量將激光器與變化的外界環(huán)境隔離開來 ， 減小外界環(huán)境對激光器的擾動 采用膨脹系數(shù)小的材料制作； 恒溫控制 限震 密封隔聲 穩(wěn)定電流等措施 被動式穩(wěn)頻的穩(wěn)定度只能達到 107，要提高到108以上，非常困難。 光電子技術研究所 由激光原理 ， 由于增益飽和效應 ， 其輸出功率變化形式如圖所示 。激光管采用熱膨脹系數(shù)很小的石英管制成 . 蘭姆凹陷穩(wěn)頻裝置 諧振腔的兩個反射鏡安置在殷鋼架上，其中一個貼在壓電陶瓷環(huán)上。 光電子技術研究所 音頻振蕩器除了向相敏檢波器提供一個參考信號外 。 光電子技術研究所 蘭姆凹陷穩(wěn)頻的基本過程如下：當壓電陶瓷環(huán)上加有音頻 (例如 lkHz)調(diào)制電壓時 ， 其長度產(chǎn)生周期性的伸縮 ， 激光器的腔長將以同樣的頻率周期性地變長和縮短 。 相應 vB處的功率調(diào)諧曲線的斜率是正值 ， 所得到的輸出功率的變化與調(diào)制信號同頻 、 同相；而相應于 v0處的輸出功率變化頻率是調(diào)制信號的二倍 。 應當指出，蘭姆凹陷穩(wěn)頻是以原子躍遷中心頻率 v0作為參考標準頻率的，所以 v0本身的漂移 (由壓力位移、斯塔克效應、放電條件的變化等引起 )，會直接影響頻率的長期穩(wěn)定度和再現(xiàn)度。 相應 v0工作頻率狀態(tài)的電信號不能通過選頻放大器 (其放大頻率選定為 lkHz)， 而相應 vA和 vB工作頻率狀態(tài)的電信號 ，可以通過選頻放大器 ， 并加到 PSD上 。 光電子技術研究所 當 △ v一定時 ， △ P的大小及輸出功率變化的相位 ， 僅與輸出功率調(diào)諧曲線相應工作點的位置和斜率有關 。 壓電陶瓷環(huán)的長度為幾厘米。 光電子技術研究所 相敏檢波器 (PSD)采用環(huán)形相敏橋 ， 當輸入信號與參考信號同相輸入時 , 輸出一個負的直流電壓； 當它們反相輸入時 ， 輸出一個正的直流電壓； 當輸入信號為零 、 只有參考信號輸入時 ， 無輸出電壓 。 形狀呈鐘形 ， 在中心頻率 v0處有一個凹陷 蘭姆凹陷 。 光電子技術研究所 其主要思想是 ， 選取一個穩(wěn)定的參考標準頻率 ． 當外界條件變化 ， 使其頻率偏離標準頻率時 ，設法進行鑒別 2．主動式穩(wěn)頻 在外界環(huán)境變化的情況下 ,保持諧振腔的光程腔長穩(wěn)定不變。 例如 ， 一個腔長 L＝ 150mm的 He— Ne激光器 ， 振動引起的腔長變化 ＝ 1μm時 ， 將使穩(wěn)定度為 6． 6 106。其選縱模原理 ， 如圖所示 。 FP標準具相當于一個濾光片，它對于不同波長的透過率分布如右圖所示。 由物理光學知道 , 利用色散棱鏡分光，腔內(nèi)激光波長允許偏離中心波長的間隔△ λ(即允許的譜線寬度 )為 光電子技術研究所 若取 θ＝ 0． 1毫弧度 ， 則對玻璃材料棱