激光器單元技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)
2025-01-31 20:35 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鎖模激光器的輸出功率與頻率 鎖模技術(shù)的基本原理 ?為什么要鎖模？ 瞬時(shí)輸出功率是這些模式無(wú)規(guī)則的疊加，輸出功率隨時(shí)間無(wú)規(guī)則起伏。 無(wú)鎖模激光器的輸出功率與時(shí)間 經(jīng)過(guò)特殊的調(diào)制技術(shù)，使各振蕩模式的頻率間隔保持一定，并具有確定的相位關(guān)系，則激光器將輸出一列時(shí)間間隔一定的超短脈沖， 這種技術(shù)稱(chēng)為鎖模技術(shù)。 一、鎖模的基本原理 通常情況下，激光器內(nèi)有多個(gè)縱模同時(shí)起振，各個(gè)模式的振幅、初始相位均無(wú)確定關(guān)系，它們之間是互不相干的。 由于各縱模間是不相干，輸出平均光強(qiáng)可表示為諸模光強(qiáng)的簡(jiǎn)單和 . 假如各振蕩縱模的相位被鎖定，即振蕩模的頻率間隔保持一定，初始相位關(guān)系亦保持一定，那么激光器的輸出光強(qiáng)由于諸模 相干疊加 的結(jié)果將發(fā)生很大的變化。 ??qqII02m a x INI ???可見(jiàn)鎖模后的脈沖峰值光功率比未經(jīng)鎖模的提高了N倍。 ?主動(dòng)鎖模 ?振幅調(diào)制鎖模 ?位相調(diào)制鎖模 ?被動(dòng)鎖模 ?同步泵浦鎖模 ?注入鎖模 ?對(duì)撞鎖模 二、實(shí)現(xiàn)鎖模的方法 激光器的穩(wěn)頻 ?為什么要穩(wěn)頻 ？ 激光頻率的自然不穩(wěn)定度 : qqd d L d nLn??? ? ?由于溫度等其它條件的變化，腔長(zhǎng)和介質(zhì)折射率將發(fā)生變化， 從而造成縱模頻率的不穩(wěn)定。 nLCqq 2???q階縱模頻率可以表達(dá)為： 單模輸出功率 蘭姆凹陷 方法一：蘭姆凹陷法穩(wěn)頻 對(duì)非均勻加寬單模激光器， 當(dāng)輸出光的頻率與介質(zhì)躍遷中心頻率相同時(shí)，激光器輸出功率下降，在輸出功率對(duì)頻率的關(guān)系曲線上出現(xiàn)一個(gè)凹陷， 稱(chēng)為蘭姆凹陷 。 光電接 前置 選頻 收器 放大 放大 穩(wěn)頻激光器 音頻振蕩 相敏檢波 直流放大 I I I f f t 2f t ν1 ν0 ν2 ν t t t f 壓電陶瓷 ν0 f f 音頻 相敏 音頻 相敏 飽和吸收法穩(wěn)頻的示意裝置如圖所示。 與激光輸出功率曲線的蘭姆凹陷相似，在吸收介質(zhì)的吸收曲線上也有一個(gè)吸收凹陷，如圖所示 由于吸收管內(nèi)的壓強(qiáng)很低，碰撞增寬很小，所以吸收線中心形成的凹陷比激光管中蘭姆凹陷的寬度要窄得多。 方法二：飽和吸收法穩(wěn)頻 激光通過(guò)激光管和吸收管時(shí)所得到的單程凈增益應(yīng)該是激光管中的單程增益 和吸收管中的單程吸收 的差，即 ? 如圖 (a)，只有頻率調(diào)到 附近激光 才能振蕩。 ? 如圖 (b)，頻率在整個(gè)線寬范圍內(nèi) 調(diào)諧均能振蕩。 ? 反轉(zhuǎn)蘭姆凹陷比蘭姆凹陷 的寬度窄，其中心頻率兩 側(cè)的斜率比蘭姆凹陷曲線 兩側(cè)的斜率大，故可以減小 搜索信號(hào)的幅度以提高穩(wěn)定性． )(νG )(νA)()()( νAνGνG ??凈0ν 1. 激光的優(yōu)點(diǎn)在于它具有良好的 單色性 、 方向性和相干性 2. 理想的激光器輸出光束應(yīng)該只有一個(gè)模式 ， 但是對(duì)于實(shí)際的激光器 ， 如果不采取模式選擇 ， 它們的工作狀態(tài)往往是 多模的 。 3. 含有高階模式橫模的激光束 光強(qiáng)分布不均勻 ， 光束發(fā)散角大 。 4. 含有多縱模及多橫模的 激光器單色性及相干性差 。 選模技術(shù) 1. 在激光準(zhǔn)直 、 激光加工 、 非線性光學(xué) 、 激光遠(yuǎn)程測(cè)距等領(lǐng)域都需要基橫模激光束 。 2. 在精密干涉測(cè)
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