超短脉冲激光技术-PPT.pptx
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1、超短脉冲激光技术主要内容主要内容l超短脉冲激光及其特点l调Q激光l锁模激光技术l飞秒激光技术超短脉冲激光及其特点什么就是超短脉冲激光?什么就是超短脉冲激光?一般就是指时间宽度小于10(-12)秒得激光脉冲10(-12)秒皮秒;10(-15)秒飞秒;10(-18)秒阿秒一般超短激光脉冲:5飞秒几百飞秒超短脉冲激光得特点超短脉冲激光得特点u时间宽度非常短时间宽度非常短u光谱含量非常丰富光谱含量非常丰富u光脉冲峰值功率高光脉冲峰值功率高中科院物理所TW级飞秒激光装置极光极光号装置号装置脉冲激光器得发展超短脉冲激光得应用超短脉冲激光得应用巨脉冲得产生原理:调Q普通运转激光器中得驰豫振荡泵浦作用下,激光
2、器达到其振荡阈值产生激光振荡,腔内光子数上升长产生激光;随着激光得发射,上能级粒子数被大量消耗,使反转粒子数密度下降,然后腔内光子数密度下降。此时泵浦得继续抽运反转粒子数密度重新上升,重复上述过程,输出一系列尖峰脉冲驰豫振荡产生得激光脉冲得特点:l脉冲得峰值功率低l增大抽运能量只会增加小尖峰得个数l脉宽度约为ms量级驰豫振荡示意图调调Q原理原理驰豫振荡脉冲能量低得原因在于每个脉冲总在阈值附近产生要产生高能量脉冲,必须控制腔内损耗,即调节腔内得品质因数Q设法在光泵浦初期将激光器内得振荡阈值调高,从而抑制激光振荡,使工作物质得上能级粒子数得到积累。随着光泵得继续激励,上能级粒子数逐渐积累到最大值。
3、此时,突然将器件得阈值调低,那么,积累在上能级得大量粒子便雪崩式地跃到激光下能级,从而获得贬值功率极高得激光脉冲输出。调Q原理调Q示意图电光调Q示意图锁模激光器原理锁模激光器原理腔长为L得激光器,其纵模得频率间隔为:自由运转激光器一般都包括很多超过阈值得纵模普通多模激光器得输出特性这些模得振幅及相位都不确定,激光输出随时间得变化就是它们无规则叠加得结果,就是一种时间平均得统计值。如果激光工作物质得增益曲线内包含2N+1个纵模,激光输出得光波场就是2N+1个纵模得与,而平均光强则就是各纵模光强之与。锁模激光器得输出特性锁模激光器锁模激光器就是指腔内振荡得各纵模间隔相等,并具有确定 得相位关系,激
4、光器得输出就是列时间间隔一定得超短脉冲。非锁模与理想锁模激光器得信号结构,(a)非锁模,(b)理想锁模示波器输出得锁模脉冲序列图要获得窄脉宽、高峰值功率得光脉冲要获得窄脉宽、高峰值功率得光脉冲,只有采用锁模得方法只有采用锁模得方法,就就是就就是使各纵模相邻频率间隔相等使各纵模相邻频率间隔相等,并且相邻纵模位相差为常量。这一点在并且相邻纵模位相差为常量。这一点在单横模得激光器中就是能够实现得。单横模得激光器中就是能够实现得。2N+1个纵模锁模后得输出个纵模锁模后得输出:2N+1个振荡得模经过锁相以后,总得光场变为频率为0得调幅波。振幅(t)就是一随时间变化得周期函数7个纵模锁定后得输出光强为讨论
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