【正文】
6(2212,2000)27(2213,0)28(2313,0)29(2314,2000)30(2414,2000)31(2415,0)32(2515,0)33(2516,2000)34(2616,2000)35(2617,0)36(2717,0)37(2718,2000)38(2818,2000)39(2819,0)40(2919,0)41(2920,2000)42(3020,2000)四 調(diào)制波形的輸出在SWEEP/MODULATE區(qū)選擇BURST輸出,在ENTRY區(qū)選擇TRIG SOURCE:POSIN方式觸發(fā),觸發(fā)信號由DS345后面板的INPUT區(qū)TRIG,按下SWEEP/MODULATE區(qū)的SWEEP按鈕,編著制好的調(diào)制方波組將從FUNCTION區(qū)的BNC口8,FUNCTION口輸出.圖323 任意波形發(fā)生器DS345面板(后部)fig 323 the pear control panel of DS345TRIG一 將聲光驅(qū)動(dòng)電源的調(diào)制開關(guān)置于外調(diào)制的檔.二 將調(diào)制信號通過線纜接入聲光電源的外調(diào)制端口.三 調(diào)制后的高頻信號通過BNC口OUT輸出用于驅(qū)動(dòng)聲光器件.第4章 實(shí)驗(yàn)研究圖41 激光器原理結(jié)構(gòu),由一個(gè)泵浦腔和兩聲光Q開關(guān)組成。1, 2, 腔鏡。 3: 聲光Q開關(guān)。 4: 激光棒。 5: 泵浦燈。 6: 光闌。 7: 激光電源。 8: 可調(diào)延時(shí)器。 9: 任意 波形發(fā)生器。 10: Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)源。 11光電探測器12示波器Fig 41. Principal setup, showing the laser, consisting of one pump chamber and two AOQswitch. 1,2: cavity mirror。 3,: Acustooptical Qswitch。 4 pump rod。 5: pump lamp。 6: diaphragm。 7: laser power supply。 8: delayer。 9: waveform generator。 10: Qswitch driver。 11:electrophotonic detector 12 oscilloscope 123456789101112產(chǎn)生穩(wěn)定的聲光調(diào)Q脈沖激光輸出,首先需要調(diào)整可調(diào)延時(shí)器,使聲光Q開關(guān)的調(diào)制脈沖與激光脈沖同步。實(shí)驗(yàn)中,先進(jìn)行同步的初調(diào),聲光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)不接入聲光Q開關(guān),激光器可產(chǎn)生自由運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖,將聲光調(diào)制短脈沖串發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號與光電探測器檢測的激光器自由運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖信號同時(shí)送入示波器,通過比較、并調(diào)節(jié)可調(diào)延時(shí)器,可實(shí)現(xiàn)聲光Q開關(guān)的調(diào)制脈沖與激光脈沖基本同步,如圖42。將聲光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)接入聲光Q開關(guān),再進(jìn)行同步的精調(diào),通過光電探測器檢測的激光器調(diào)Q脈沖列的輸出,調(diào)節(jié)可調(diào)延時(shí)器,獲得穩(wěn)定的聲光調(diào)Q脈沖列激光輸出,每一次泵浦可獲得115個(gè)脈沖的脈沖列,如圖43。脈沖列的重復(fù)頻率通過改變脈沖列發(fā)生器產(chǎn)生脈沖頻率調(diào)整,產(chǎn)生脈沖列的重復(fù)頻率為5kHz50kHz。5個(gè)外脈沖組的觸發(fā)脈沖(由100微秒的高電平與5個(gè)相等的脈寬為40微秒的方波組成,其低電平與高電平的寬度均為20微秒)與自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光在時(shí)域上的對應(yīng)關(guān)系與激光脈沖輸出。Signal () Time( 20ms/div)圖 43. 聲光調(diào)制激光脈沖列fig 43 the pulse sequence of the acoustooptic modulation圖42. 調(diào)制脈沖與自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光脈沖同步fig42 synchronize modulation pulses and the free running laser pulseTime (200ms/div) b1a1b2a2 b3a3 b4a4b5a5圖45 (a )5個(gè)脈沖組成的觸發(fā)脈沖與自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光在時(shí)域上的對應(yīng)關(guān)系(b) 聲光調(diào)制后的激光脈沖列輸出,15的延遲分別為50、100、150、200、250微秒fig 45 (a)the time domain relation of 5 modulation pulses and the free running lasers (b)the output of the acoustooptic modulation lasers pulses sequence, the delay time of 15 is 50、100、150、200、250 μs改變調(diào)制頻率后10個(gè)外脈沖組的觸發(fā)脈沖(由100微秒的高電平與10個(gè)相等的脈寬為20微秒的方波組成,其低電平與高電平的寬度均為10微秒)與自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光在時(shí)域上的對應(yīng)關(guān)系與脈沖激光輸出。獲得的波形輸出圖如下:在延遲時(shí)間為150微秒左右的時(shí)候,可以獲得較好的脈沖輸出序列,在延遲250微秒時(shí),調(diào)制信號與自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光脈沖在時(shí)域上有較大的差異,輸出的高峰值脈沖與調(diào)制波形基本不對應(yīng)。 圖 46 (a )10個(gè)脈沖組成的觸發(fā)脈沖與自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光在時(shí)域上的對應(yīng)關(guān)系(b) 聲光 調(diào)制后的激光脈沖列輸出fig 46 (a)the time domain relation of 10 modulation pulses and the free running lasers (b)the output of the acoustooptic modulation lasers pulses sequence, ba 聲光器件關(guān)斷能力的實(shí)驗(yàn),位置對關(guān)斷能力有較大的影響,考慮到聲光晶體不絕對均勻性,我們通過示波器測得了調(diào)制后的激光輸出的脈寬,. 聲光調(diào)制激光輸出的脈寬精確調(diào)整激光器的前后腔鏡,待脈沖激光器時(shí),在激光電源輸出電壓為800V時(shí),獲得穩(wěn)定輸出,應(yīng)用示波器測得其自由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的脈沖寬度Δt為250微秒,激光功率計(jì)測得重復(fù)頻率f為10Hz下,:250μs 圖47 自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光脈沖輸出波形fig 47 the output pulse wave shape of the free running laser對高頻聲光驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行延遲處理及外調(diào)后驅(qū)動(dòng)單聲光器件,發(fā)現(xiàn)聲光器件不能完全關(guān)斷激光脈沖輸出,在調(diào)制后的激光脈沖輸出的底部有明顯的未調(diào)制的激光溢出,如圖所示:圖48 未關(guān)斷的調(diào)制波形fig 48 the modulation wave shape which is not wholly shutoff降低激光電源的電壓輸出,底部溢出的激光慢慢消失,至調(diào)整激光電源電壓輸出至650伏時(shí),調(diào)調(diào)制后激光脈沖輸出的底部溢出得到完全抑制,如圖所示:圖49 完全關(guān)斷后的調(diào)制波形fig 49 the modulation wave shape which is wholly shutoff 在此基礎(chǔ)上,我們利用示波器,:圖410 調(diào)制后的激光脈沖的寬度fig 410 the laser pulse width by the modulation 200ns關(guān)斷有一定增益的激光器振蕩,必須有足夠的聲功率,根據(jù)計(jì)算,%,提高器件的的使用壽命,我們測定了聲光驅(qū)動(dòng)功率與關(guān)斷激光功率之間關(guān)系的曲線.=50Hz聲光器械件高頻驅(qū)動(dòng)功率與激光關(guān)斷功率關(guān)系如下表41高頻驅(qū)動(dòng)與激光輸出功率高頻驅(qū)動(dòng)功率P1(W)激光電源輸出電壓U(V)能關(guān)斷的激光輸出平均功率P2(W)激光單脈沖平均功率P3(W)/單脈沖能量W(mJ)調(diào)制后激光脈沖的功率P4(W)5500240/6010520320/8015550520/13020580600/15025590640/16030600720/18035620840/21040650 1000/250456501000/250506501000/250556501000/250606501000/250656501000/250706501000/250圖411 高頻驅(qū)動(dòng)功率與激光關(guān)斷功率的關(guān)系fig 411 the relation of the drive power and the laser power: 由圖411,我們發(fā)現(xiàn)起始階段聲光器件對激光關(guān)斷功率能力較低,但增長迅迅速,這是因?yàn)槁暪馄骷图す廨敵鲇幸粋€(gè)閾值,激光關(guān)斷功率的增加并不按正比增加,這是因?yàn)槠骷奶卣髯杩蛊ヅ渲饕窃?4瓦低驅(qū)動(dòng)功率下進(jìn)行的,隨著驅(qū)動(dòng)功率的增加,我們發(fā)現(xiàn)器件的駐波反射比會(huì)增加,激光關(guān)斷功率基本飽和,激光關(guān)斷功率輸出隨驅(qū)動(dòng)功率的增加而增加緩慢..綜合考慮關(guān)斷效果及聲光器件的的使用壽命,我們認(rèn)為驅(qū)動(dòng)功率取45瓦為宜.聲光器件調(diào)制頻率與激光功率輸出的關(guān)系.由前面的實(shí)驗(yàn)我們知道,在自由激光脈被完全關(guān)斷的前提下,調(diào)制后的脈沖輸出平均功率隨著,我們利用波形發(fā)生器,編制了不同頻率的調(diào)制波形,實(shí)驗(yàn)研究了聲光調(diào)制頻率對激光輸出功率的影響.表42不同頻率調(diào)制出的巨脈沖數(shù)及輸出功率,調(diào)制頻率 KHz調(diào)制后脈沖數(shù)調(diào)制后激光輸出功率W調(diào)制后單脈沖功率KW2041743051404056130506118由測得結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),隨著調(diào)制頻率的增加,調(diào)制后的激光輸出功率略有增加,主要是因?yàn)殡S著調(diào)制頻率的增加,在每一次調(diào)制串對自由運(yùn)轉(zhuǎn)脈沖調(diào)制輸出時(shí),因而調(diào)制后的單脈沖能量有所下降.為研究雙聲光Q開關(guān)對大功率激光的關(guān)斷特性,采用脈沖氙燈泵浦Nd:YAG激光器。在此激光器中加入雙聲光Q開關(guān),設(shè)計(jì)的新的激光器系統(tǒng)如圖3。激光器的諧振腔采用平平腔,雙燈泵浦的Nd:YAG激光棒位于諧振腔的光學(xué)中心,激光棒直徑6mm,長110mm,腔長為700mm(光學(xué)長度),激光諧振腔輸出鏡的反射率64%。為保證兩聲光Q開關(guān)的同步,兩聲光Q開關(guān)采用同一驅(qū)動(dòng)源,經(jīng)功率分配器將驅(qū)動(dòng)功率加于兩聲光Q開關(guān)。同時(shí),為保證兩聲光Q開關(guān)有足夠的驅(qū)動(dòng)功率,設(shè)計(jì)了功率損耗小的功率分配器,并與兩聲光Q開關(guān)的阻抗嚴(yán)格匹配。實(shí)驗(yàn)中采用的驅(qū)動(dòng)源最大輸出功率為100W、頻率27MHz、調(diào)制頻率50KHz,功率分配器的衰減小于1dB、兩聲光Q開關(guān)開啟時(shí)間差小于1毫微秒。217634589101112圖412. 激光器原理結(jié)構(gòu),由一個(gè)泵浦腔和兩聲光Q開關(guān)組成。1,2: 腔鏡。 3,4: 聲光Q開關(guān)。 5: 激光棒。 6: 泵浦燈。 7: 光闌。 8: 激光電源。 9: 可調(diào)延時(shí)器。 10: 任意波形發(fā)生器。 11: Q開關(guān)驅(qū)動(dòng)源。 12: 功率分配器Fig 412. Principal setup, showing the laser, consisting of one pump chamber and two AOQswitch. 1,2: cavity mirror。 3,4: Acustooptical Qswitch。 5: pump rod。 6: pump lamp。 7: diaphragm。 8: laser power supply。 9: delayer。 10: waveform generator。 11: Qswitch driver。 12: power divider實(shí)驗(yàn)中,聲光Q開關(guān)采用相同的驅(qū)動(dòng)功率40W。采用不同的泵浦,對單聲光Q開關(guān)、聲場互相平行的雙聲光Q開關(guān)、聲場互相垂直的雙聲光Q開關(guān),分別測量腔內(nèi)激光被關(guān)斷時(shí)的泵浦,及加上調(diào)制時(shí)的輸出,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1。表一. 幾種條件下的泵浦和輸出Q開關(guān)1工作Q開關(guān)2工作聲場互相平行Q開關(guān)1和 2工作聲場互相垂直Q開關(guān)1和 2工作激光電源輸入能量J自由運(yùn)轉(zhuǎn)激光脈沖能量(mJ)250180320400輸出脈沖列能量(mJ)140130210