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固體激光器ppt課件-展示頁

2025-05-15 22:05本頁面
  

【正文】 GaAs N GaXAl1XAs E能量 N折射率 P光功率 電子 復(fù)合 異質(zhì)勢(shì)壘 空穴 < 5% - + (b) (a) (d) (c) 雙異質(zhì)結(jié)( DH)LD的工作原理 雙異質(zhì)結(jié) ( DH)LD由三層不同類型的半導(dǎo)體材料構(gòu)成 , 不同材料發(fā)不同的波長(zhǎng) 。 光學(xué)諧振腔 光學(xué)諧振腔 —— 由兩個(gè)反射率分別為 R1和 R2的平行反射鏡構(gòu)成 。 ]ex p [11)(KTEEEP f???fE fEfE PN結(jié)的 能帶和電子分布 PN 結(jié)空間電場(chǎng)區(qū) P區(qū) N區(qū) + + + + + + Ef 能量 EeP EVP EeN EVN P區(qū) N區(qū) EVP EeP EeN EVN EfN EfP hf hf PN結(jié)界面上由于多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成內(nèi)部空間電場(chǎng)區(qū) , 該電場(chǎng)導(dǎo)致載流子的漂移運(yùn)動(dòng) , 無外加電壓時(shí) , 兩種運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài) , 能帶發(fā)生傾斜 。 ? 禁帶 Eg—— 導(dǎo)帶底的能量 Ee 和價(jià)帶頂能量 Ev間的能量差 ? 在熱平衡狀態(tài)下 , 能量為 E的能級(jí)被電子占據(jù)的概率為費(fèi)米分布 ? 費(fèi)米能級(jí) —— 用于描述半導(dǎo)體中各能級(jí)被電子占據(jù)的狀態(tài) , 在費(fèi)米能級(jí) , 被電子占據(jù)和空穴占據(jù)的概率相同 。 ? 價(jià)帶 —— 能量低的能帶 。 N2> N1的分布與正常狀態(tài)相反 ,故稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 。 E2 E1 E2 E1 hf12 hf12 hf12 hf12 初態(tài) 終態(tài) (b)自發(fā)輻射 (c)受激輻射 (a)受激吸收 能級(jí)與電子躍遷示意圖 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 設(shè)在單位物質(zhì)中低能級(jí)電子數(shù)和高能級(jí)電子數(shù)分別為 N1和 N2物質(zhì)在正常狀態(tài)下 N1> N2, 受激吸收與受激輻射的速率分別比例于 N1和 N2且比例系數(shù)相等 , 此時(shí)光通過該物質(zhì)時(shí) , 光強(qiáng)會(huì)衰減 , 物質(zhì)為吸收物質(zhì) 。 ? 受激輻射 —— 高能級(jí)電子受到外來光作用 , 被迫躍遷到低能級(jí) , 同時(shí)釋放出光子 , 且產(chǎn)生的新光子與外來激勵(lì)光子同頻同方向 , 為相干光 。 圖 (58) 板條形固體激光器結(jié)構(gòu)示意圖 第八講 半導(dǎo)體激光器(一) 主要內(nèi)容 ? 半導(dǎo)體激光器的工作原理 ? 半導(dǎo)體激光器的基本結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體激光器工作原理 半導(dǎo)體激光器是向半導(dǎo)體 PN結(jié)注入電流,實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,產(chǎn)生受激輻射,并利用光學(xué)諧振腔的正反饋實(shí)現(xiàn)光放大而產(chǎn)生激光。 新型固體激光器 3. 高功率固體激光器 ?高功率固體激光器主要是指輸出平均功率在幾百瓦以上的各種連續(xù)、準(zhǔn)連續(xù)及脈沖固體激光器,它一直是軍事應(yīng)用和激光加工應(yīng)用所追求的目標(biāo)。 新型固體激光器 1. 半導(dǎo)體激光器泵浦的固體激光器 圖 (57) 半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖 2. 可調(diào)諧固體激光器 ?半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器與閃光燈泵浦固體激光器相比有其主要優(yōu)點(diǎn) ?半導(dǎo)體激光器泵浦固體激光器的結(jié)構(gòu),有如圖 (57)(a)所示的端泵浦方式和圖 (57)(b)所示的側(cè)泵浦方式。對(duì)于連續(xù)激光器 (用功率描述 )和脈沖激光器 (用能量描述 )分別表示為 : c o uabcLpinthino u ttPPPP ????????1211 ???????? ???c o uabcLpinthino u ttEEEE ????????1211 ???????? ????一般的脈沖固體激光器產(chǎn)生的激光脈沖是由一連串不規(guī)則振蕩的短脈沖 (或稱尖峰 )組成的,各個(gè)短脈沖的持續(xù)時(shí)間約為 (?1)?m,各短脈沖之間的間隔約為 (5?10) ?s。 去泵浦光中的紫外光譜。 圖 (56) 橢圓柱聚光腔 4. 固體激光器的泵浦系統(tǒng)還要冷卻和濾光。 2. 常用的泵浦燈在空間的輻射都是全方位的,因而固體工作物質(zhì)一般都加工成圓柱棒形狀,所以為了將泵浦燈發(fā)出的光能完全聚到工作物質(zhì)上,必須采用聚光腔。 圖 (55) Nd3+ :YAG 的能級(jí)結(jié)構(gòu) 固體激光器的泵浦系統(tǒng) 1. 固體激光工作物質(zhì)是絕緣晶體,一般都采用光泵浦激勵(lì)。它的激活粒子是釹離子 (Nd3+ ), YAG中 Nd3+ 與激光產(chǎn)生有關(guān)的能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖 (55)所示。圖 51是長(zhǎng)脈沖固體激光器的基本結(jié)構(gòu)示意圖 (冷卻、濾光系統(tǒng)未畫出 )。第 5章 固體激光器 王春雨 材料學(xué)院 A202室 06315687125 Email: (WANG Chunyu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)材料科學(xué)與工程學(xué)院 固體激光器 紅寶石激光器 YAG激光器 工作物質(zhì) Al2O3+ Cr2O3; Cr3+ 決定光譜性能 Al2O3+
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