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27.1电光调Q方法
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27.1电光调Q方法
二、偏振器件
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27.1电光调Q方法
三、PTM式电光调Q 由两个全反镜组成谐振腔
1、 / 2波片式
不能振荡，ni
1 V 0 : K P1 Ex P波 EO 0 Ex P波 P2 Ex P波 A，
2 n nmax ,V V /2 : M1 K P1 Ex P波 EO E y S波 P2 M2
的重复率输出。
s
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27.2 声光调Q方法
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27.2 声光调Q方法
三、声光调Q激光器输出特性
1、声光调Q实验装置
从超声场消失到巨脉冲形成有一时间间隔，这就是脉冲建立
时间t
D
一般为
s
，开关的开关时间t
s
必须小于t
。
D
声光调Q的开关时间是微秒量级,比电光调Q要长得多。
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27.2 声光调Q方法
2、输出特性
Bragg公式：sin B
0 2ns
0 2n s
fs
ks 2k
s G单程
超声场有上升时间tr和下降时间t f，t f 就是开关时间ts ,由两部
分构成：一是换能器的功率下降时间；二是光束的渡越时间d /Vz 。
fs 1/s
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27.2 声光调Q方法
四、声光PTM激光器
输出效率高，脉宽窄，t 2L c
部件1为换能器，由石英、 铌酸锂等晶体构成。 部件2为声光介质，可以 采用熔融石英、玻璃、氧
化碲TiO2 、钼酸铅 PbMO4 等材料。
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27.2 声光调Q方法
部件3是吸声材料，一般采用 铅橡胶、玻璃棉等材料。
dcf 为锐角
abcd面一般采用平行四边
形，使abc 90o B
Bragg判据：L 2L0
重复频率高，可达MHz以上 对声光器件有更高的要求：
衍射效率接近100% 开关速度要求快得多，上升时间大约为5ns，则要求光束
必须聚焦到一个直径50m的区域上
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27.2 声光调Q方法
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27.2 声光调Q方法
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27.3 被动调Q
电光调Q和声光调Q都是主动式调Q，即人为的利用某 些物理效应来控制激光谐振腔的损耗，从而达到Q值 得突变；而被动式调Q方式，是利用某些可饱和吸收 体本身特性来改变激光谐振腔的损耗，达到调Q目的。
一般取fs 1 / s，对于Nd :YAG， s 230s，则fs 取4 ~ 5kHz
定义H
峰值功率 连续输出功率
，则H
~
fs 关系如右下图所示。
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27.2 声光调Q方法
超阈度D ni / nt的影响 声光调Q的D比电光调Q低很多，可以通过提高泵浦功率和减小 激光器损耗来提高超阈度D
四、声光调Q器件
激光原理与技术
第二十七讲 调Q激光器
27.1电光调Q方法
在激光谐振腔内，利用电光调制器作为Q开关。
电光Q开关时间在ns量级。 调Q时间可以精确控制。
一、PRM式电光调Q
1、 / 2波片式
X / / P1 P2 / /Y
加 V
压
0 R P1 EO P2 T , 光路断,Q值低，ni
式
V
V /2
Ex
E9O0o E y
,光路通，Q值高，
P1 / / P2 X
退 V
V /2
Ex
E9O0o E y
压
光路断,Q值低，ni
式 V 0 R P1 EO P2T
光路通，Q值高，
2
27.1电光调Q方法
2、 / 4波片式：起偏与检偏合二为一
退 压
V
式 V
V /4 0
Байду номын сангаас 3 V V /4 : M1 K P Ex P波 EO/2 圆偏振光 M2 圆偏振光
EO/2 E y S波 A，
巨脉冲输出，t PTM
2L c
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27.1电光调Q方法
四、设计电光调Q激光器要考虑的问题
调制晶体 消光比高，透过率高，半波电压低，抗激光破坏阈值高。 晶体潮解问题
Pin PM ，t
fs PM ，t ，P
当fs
10kHz时，动静比
调Q的平均功率 不调Q的连续功率的比值
1
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27.2 声光调Q方法
重复频率对输出性能的影响
fs As，反转粒子数未饱和； fs As，反转粒子数饱和；
fs 过高时，ni 较低，调Q脉冲的峰值功率较低，脉宽较宽； fs 过低时，部分反转粒子数会由于自发辐射而损耗，影响效率
调制器的电极结构
要形成均匀电场 纵向运用用环形电极，横向运用用平板电极。 对工作物质的要求 上能级寿命长，抗激光破坏阈值高。 对泵浦源的要求
泵浦光的脉宽和工作物质的上能级寿命要匹配。 对Q开关控制电路的要求
开关速度要快，控制要精确。
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27.2 声光调Q方法
一、机理
在激光谐振腔内，利用声光调制器作为Q开关。 声光调制器件采用行波场，Bragg衍射，要求s G单程 声光调制器的1级光为腔内损耗，0级光为激光振荡。 声光调Q多用于增益较低的连续激光器。 思考题：为什么声光调Q中，声光调制器件要采用行波场？
1 V V /4 : M1 K P Ex P波 EO/2 圆偏振光 M2 圆偏振光
EO/2 Ey S波 A，不能通过P,T 0, 激光不能振荡，ni 2 V 0 : M1 K P Ex P波 EO 0 Ex P波 M2 Ex P波
EO 0 Ex P波 P M1，Q脉冲建立，没有输出损耗， 。
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27.2 声光调Q方法
二、调Q过程
声光调制器调制信号为
1
fs ~ 21
在如上图所示的fm调制信号的驱动下，轴向光线受Bragg衍射
作用，以2nB角度被衍射出谐振腔外，s G单程， ，Q ，
0，Pump n ni。
在fs调制下，消除了Bragg衍射， ，Q ，激光振荡建立，
，巨脉冲以f
Ex P EO/2T EO/2 P T 0,光路断,Q值低，ni Ex P EO0T EO0 P Ex
Ey
T 100%,光路导通，Q值高，
思考题：怎么将 / 4波片退压式调Q变成 / 4波片加压式调Q？
上述方法称为PRM 方式调Q，在建立 Q脉冲过程中，边 振荡输出，Q脉冲 宽度10 100ns。
M1 K P1 Ex P波 EO Ey S波 P2 M2
Q脉冲建立，没有输出损耗， 。
3 m ,V 0 : K P1 Ex P波 EO 0 Ex P波 P2 Ex P波 A
巨脉冲输出
思考：P1 P2光路 及调Q过程如何？
t PTM
2L c
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27.1电光调Q方法
2、 / 4波片式：