光电子技术第三章第四节课件.ppt

1、3.7 激光脉冲技术激光脉冲技术 普通激光器输出的光脉冲是一群由宽度只有普通激光器输出的光脉冲是一群由宽度只有 s量级的强度量级的强度不同的小尖峰脉冲组成的序列。为了适应激光的某些应用，产不同的小尖峰脉冲组成的序列。为了适应激光的某些应用，产生激光调生激光调Q技术和激光锁模技术。调技术和激光锁模技术。调Q技术可以产生脉宽技术可以产生脉宽10-710-9s量级、峰值功率量级、峰值功率MW量级的巨脉冲，锁模技术可以产生量级的巨脉冲，锁模技术可以产生10-1210-15s量级的超短脉冲。量级的超短脉冲。3.7.1 脉冲激光器的尖峰效应脉冲激光器的尖峰效应 闪光灯泵浦的固体脉冲激光器，闪光灯泵浦的固体

2、脉冲激光器，激光脉冲的宽度大约是激光脉冲的宽度大约是ms量级。这量级。这个脉冲并不是平滑的，而是包含短个脉冲并不是平滑的，而是包含短脉冲系列，其中脉冲宽度和时间间脉冲系列，其中脉冲宽度和时间间隔在隔在 s数量级，并且激励越强，脉数量级，并且激励越强，脉冲的时间间隔越小。这种现象称作冲的时间间隔越小。这种现象称作尖峰振荡效应。尖峰振荡效应。特点：特点：（1）在在 附近变化，附近变化，n tn 故输出功率低；故输出功率低；（2）激光脉冲宽度很宽；激光脉冲宽度很宽；（3）激光脉冲不够平滑。激光脉冲不够平滑。光泵激励：光泵激励：反转粒子数密度增加反转粒子数密度增加受激辐射：受激辐射：反转粒子数密度减少

3、反转粒子数密度减少由此得出；可以通过改变阈值来获得巨脉冲输出。由此得出；可以通过改变阈值来获得巨脉冲输出。3.7.2 激光调激光调Q技术技术脉冲泵浦的调脉冲泵浦的调Q Q过程过程泵浦初期：泵浦初期：将阈值调高，抑制激光将阈值调高，抑制激光振荡的产生，使激光上振荡的产生，使激光上能级积累反转粒子数能级积累反转粒子数.突然调低阈值，上能级突然调低阈值，上能级大量粒子雪崩式跃迁到大量粒子雪崩式跃迁到低能级，获得巨脉冲。低能级，获得巨脉冲。反转粒子数到最大时：反转粒子数到最大时：Q开关开关主动式主动式Q开关：开关：被动式被动式Q开关：开关：谐振腔损耗由外部驱动源控制谐振腔损耗由外部驱动源控制电光调电光

4、调Q、声光调、声光调Q谐振腔损耗取决于腔内激光光强谐振腔损耗取决于腔内激光光强可饱和吸收体（染料）调可饱和吸收体（染料）调Q反射损耗：反射损耗：电光调电光调Q衍射损耗：衍射损耗：声光调声光调Q吸收损耗：吸收损耗：可饱和吸收体调可饱和吸收体调Q调调Q方法：方法：1.转镜调转镜调Q技术技术 将谐振腔的一个反射镜安装在旋转轴上，使其在每一转将谐振腔的一个反射镜安装在旋转轴上，使其在每一转动周期中，只有当两个反射镜面平行时损耗最小，因而通过动周期中，只有当两个反射镜面平行时损耗最小，因而通过控制转镜，从而控制光腔的反射损耗即可达到调控制转镜，从而控制光腔的反射损耗即可达到调Q目的。目的。缺点：缺点：Q

5、值变化时间长，难以获得短脉冲。值变化时间长，难以获得短脉冲。2.可饱和吸收体调可饱和吸收体调Q技术技术 在通常的固体激光器腔内插入装有饱和染料的染料盒。在通常的固体激光器腔内插入装有饱和染料的染料盒。泵浦前一阶段，腔内光强还很弱，因而染料对光吸收强烈，泵浦前一阶段，腔内光强还很弱，因而染料对光吸收强烈，腔损耗很大，腔损耗很大，Q值很低，不能形成激光；随着泵浦的继续，值很低，不能形成激光；随着泵浦的继续，亚稳态上粒子越积越多，腔内光强逐渐增大，吸收逐渐减小，亚稳态上粒子越积越多，腔内光强逐渐增大，吸收逐渐减小，Q值不断增大；光强大到一定值时，染料对该波长的光就变值不断增大；光强大到一定值时，染料

6、对该波长的光就变为透明，称为染料漂白，为透明，称为染料漂白，Q值达到最大，相当于值达到最大，相当于Q开关开启，开关开启，于是激光器输出一个强的激光脉冲。于是激光器输出一个强的激光脉冲。可饱和吸收体对该激光器振荡波长的光有强烈的吸收作可饱和吸收体对该激光器振荡波长的光有强烈的吸收作用，且用，且吸收系数随入射光的增强而不断减小吸收系数随入射光的增强而不断减小:SII/10 （1）染料调）染料调Q染料的选择：染料的选择：（1）染料吸收峰中心波长和激光波长基本吻合；染料吸收峰中心波长和激光波长基本吻合；（3）具有一定稳定性和保存期，以利于使用。具有一定稳定性和保存期，以利于使用。染料调染料调Q技术技术

7、 n可制成固态的染料片。可制成固态的染料片。（2）具有合适的数值，以得到合适的具有合适的数值，以得到合适的“开关开关”速度；速度；sI（3）半导体纳米薄膜被动调）半导体纳米薄膜被动调Q采用磁控溅射和热退火制备半导体纳米薄膜作为可饱和吸收采用磁控溅射和热退火制备半导体纳米薄膜作为可饱和吸收体，实现调体，实现调Q Q。(a）调）调Q脉冲序列脉冲序列(40s/div.s/div.);(b)单脉冲波形单脉冲波形(40ns/div.).:1064nm:4QYAGNdYAGCr激激光光器器调调用用于于激激光光有有可可饱饱和和吸吸收收，可可对对（2 2）晶体的被动调）晶体的被动调Q Q利用某些晶体的利用某些

8、晶体的电光效应电光效应起到的延时作用，做成电光起到的延时作用，做成电光Q开关。开关。电光效应：电光效应：某些晶体在外加电场作用下，其某些晶体在外加电场作用下，其折射率发生变折射率发生变化化，使通过晶体的不同偏振方向的光之间产生，使通过晶体的不同偏振方向的光之间产生相位差，从而使光的相位差，从而使光的偏振状态发生变化偏振状态发生变化。沿沿Z轴传输、轴传输、x方向偏振的光入射到方向偏振的光入射到Z轴轴加电压加电压V的电光晶体的电光晶体上，分解为正交的两个偏振分量，它们具有不同的折射率，上，分解为正交的两个偏振分量，它们具有不同的折射率，通过长度通过长度d的晶体后，产生相位差为的晶体后，产生相位差为

9、VcEdc6330633022 V V不同，相位差不同不同，相位差不同。4/2 V相相位位差差的的电电压压称称产产生生3.3.电光调电光调Q Q技术技术电光晶体上未加电压：电光晶体上未加电压：电光电光Q开关开关打开，形成激光振荡和打开，形成激光振荡和输出。输出。电光调电光调Q（反射式）装置：（反射式）装置：电光晶体加电光晶体加 电压：电压：电光电光Q开关开关关闭，不能形成激光关闭，不能形成激光振荡，上能级粒子数得到积累。振荡，上能级粒子数得到积累。4/格兰格兰-付克棱镜作为偏振器。未加电压时损耗很大，不形成付克棱镜作为偏振器。未加电压时损耗很大，不形成激光振荡，相当于激光振荡，相当于Q开关关闭

10、，上能级粒子数得到积累；当开关关闭，上能级粒子数得到积累；当调制晶体加调制晶体加/2电压时，线偏光经反射镜且二次经过调制晶体电压时，线偏光经反射镜且二次经过调制晶体后，振动方向相对原方向旋转后，振动方向相对原方向旋转180度，度，Q开关打开，形成激开关打开，形成激光振荡，但不输出，光子储存在腔内。到一定时刻撤销晶体光振荡，但不输出，光子储存在腔内。到一定时刻撤销晶体外加电压，相当于外加电压，相当于Q开关关闭，则光立刻通过棱镜输出。开关关闭，则光立刻通过棱镜输出。电光调电光调Q Q（透射式）实验装置：（透射式）实验装置：特点：光脉冲时间宽度很小，相当于特点：光脉冲时间宽度很小，相当于2L/c2L

11、/c声光效应：声光效应：当介质中有超声波传播时，当介质中有超声波传播时，超声波使介质产生弹性应力超声波使介质产生弹性应力或应变，介质中的或应变，介质中的折射率发折射率发生变化生变化，可近似看作光栅。可近似看作光栅。光束通过这种介质就会发生光束通过这种介质就会发生衍射，使衍射，使光束产生偏转。光束产生偏转。S 光栅常数光栅常数声波波长声波波长4.声光调声光调Q技术技术声光调声光调Q激光器激光器 当外加高频振荡的超声信号时，光束沿布拉格角偏折，当外加高频振荡的超声信号时，光束沿布拉格角偏折，从而偏离了谐振腔的轴向，此时从而偏离了谐振腔的轴向，此时Q值很低，不能形成激光振值很低，不能形成激光振荡，但

12、这一阶段，激光工作物质亚稳态上的粒子大量积累；荡，但这一阶段，激光工作物质亚稳态上的粒子大量积累；一定时间后，瞬间撤销超高频振荡声场，光无偏折地通一定时间后，瞬间撤销超高频振荡声场，光无偏折地通过晶体，过晶体，Q值突然增大，从而产生一个强的激光脉冲输出。值突然增大，从而产生一个强的激光脉冲输出。调调Q技术：技术：910s锁模技术：锁模技术：1510 10s 1 13 3（巨脉冲）（巨脉冲）（超短脉冲）（超短脉冲）锁模技术发展历程：锁模技术发展历程：3.7.3 3.7.3 激光锁模技术激光锁模技术70年代：钕玻璃，皮秒年代：钕玻璃，皮秒80年代：染料激光器，年代：染料激光器，几十几十fs ，不稳

13、，不稳 定定90年代：掺钛蓝宝石，年代：掺钛蓝宝石，稳定，稳定 6fs目前：紫光，阿秒目前：紫光，阿秒)10(12s)10(15s)10(18s（1）未锁模多纵模激光器的输出特性）未锁模多纵模激光器的输出特性 2N+1个模式互不相干，完全独立，个模式互不相干，完全独立，位相差不是常数。位相差不是常数。激光输出的总光场是各个不同频率光场的无规则叠加的结激光输出的总光场是各个不同频率光场的无规则叠加的结果，果，平均光强是各个纵模光强之和。平均光强是各个纵模光强之和。1.1.锁模原理锁模原理 激光器中某一纵模电矢量：激光器中某一纵模电矢量：)()(qqtiqqeEtE 则总的输出为则总的输出为 ，各

14、纵模为非相干叠加。，各纵模为非相干叠加。qtiqqqeEtE)()(20(21)INE （2 2）锁模）锁模 如果让各模的如果让各模的频率间隔保持相等并使各模的位相差保持为频率间隔保持相等并使各模的位相差保持为常数常数，激光器输出在时间上有规则的等间隔的短脉冲序列。，激光器输出在时间上有规则的等间隔的短脉冲序列。设腔内有设腔内有q-N，-(N-1)，0，(N-1)，N，共共(2N+1)个模式，又设相邻模式的圆频率之差个模式，又设相邻模式的圆频率之差 ，则，则0qq NNqqtqiEtE)(exp)(0 Lc 如各模式的振幅相等，如各模式的振幅相等，Eq=E0，初位相相同且为，初位相相同且为 q

15、 q=0=0，则，则 0001sin(21)()2()1sin()2Nititiq tqNNtE tEeeEet22022022sin(21)2()lim(21)sin2tmtENI tNEt当当 时，时，m=0，1，2光强最大光强最大 2tm 峰值功率峰值功率22200(21)mIENE 周期（相邻脉冲峰值间隔）周期（相邻脉冲峰值间隔）022LTc 等于光在腔内来回一次所需的时间等于光在腔内来回一次所需的时间 脉冲宽度脉冲宽度 2111(21)21qNN 荧光线宽荧光线宽 9 9个纵模锁模个纵模锁模有有2N-1个次脉冲。次脉冲的个数为个次脉冲。次脉冲的个数为2N-1，参与锁模的纵模，参与锁模

16、的纵模数越多，次脉冲的幅度越低。数越多，次脉冲的幅度越低。2.2.主动锁模主动锁模 在激光谐振腔内插入一个受外部信号控制的调制器，用在激光谐振腔内插入一个受外部信号控制的调制器，用一定调制频率周期性地改变谐振腔内振荡模的振幅或相位。一定调制频率周期性地改变谐振腔内振荡模的振幅或相位。振幅调制锁模（损耗调制锁模）振幅调制锁模（损耗调制锁模）实现锁模的方法有很多，大致分为以下几类：实现锁模的方法有很多，大致分为以下几类：（1 1）主动锁模）主动锁模 通过在腔内插入一个电光或声光调制器实现模式锁定，通过在腔内插入一个电光或声光调制器实现模式锁定，要求调制频率精确地等于激光器的纵模间隔，从而使所有参要

17、求调制频率精确地等于激光器的纵模间隔，从而使所有参与振荡的模式相位同步。与振荡的模式相位同步。（2 2）被动锁模）被动锁模 把很薄的可饱和体插入激光器谐振腔内，利用可饱和吸把很薄的可饱和体插入激光器谐振腔内，利用可饱和吸收特性锁模。收特性锁模。（3 3）自锁模）自锁模 利用增益介质的自振幅调制和自相位调制。利用增益介质的自振幅调制和自相位调制。调制频率：调制频率：2cfL （角频率（角频率 ）cL 1t设设 时刻：时刻：损耗为损耗为1()t 1()0:t 这部分光信号每往返一次就受到一次损耗这部分光信号每往返一次就受到一次损耗1()0:t 这部分光信号每次无损耗通过这部分光信号每次无损耗通过1

18、0tT 时刻：时刻：101()()tTt损耗为损耗为则则调制信号波形调制信号波形 腔内损耗波形腔内损耗波形 调制器透过率波形调制器透过率波形 调制前腔内光波电场调制前腔内光波电场 调制后腔内光波电场调制后腔内光波电场 激光器输出的锁模光脉冲激光器输出的锁模光脉冲 在谐振腔内插入在谐振腔内插入可饱和吸收染料可饱和吸收染料来调节腔内损耗。来调节腔内损耗。3.3.被被 动动 锁锁 模模可饱和吸收体必须具备以下几个条件：第一，染料的吸收可饱和吸收体必须具备以下几个条件：第一，染料的吸收线应和激光波长很接近；第二，吸收线的线宽要大于或等于线应和激光波长很接近；第二，吸收线的线宽要大于或等于激光线宽；第三

19、，其驰豫时间应短于脉冲在腔内往返一次的激光线宽；第三，其驰豫时间应短于脉冲在腔内往返一次的时间，否则就成为被动调时间，否则就成为被动调Q激光器了。激光器了。(2)(2)采用晶体或半导体纳米材料被动锁模采用晶体或半导体纳米材料被动锁模Power meterOSCGaAsNd:YAGPIN(1)(1)采用有机染料被动锁模采用有机染料被动锁模4.自锁模自锁模 自锁模机理机理：利用增益介质的非线性效应实现锁模。自锁模机理机理：利用增益介质的非线性效应实现锁模。掺钛蓝宝石自锁模激光器掺钛蓝宝石自锁模激光器飞秒脉冲序列飞秒脉冲序列5.5.超短脉冲测量超短脉冲测量 采用快速响应的光电二极管（几十皮秒）和高速

20、示波器采用快速响应的光电二极管（几十皮秒）和高速示波器（5G)5G)可以测量皮秒脉冲。但是，当脉冲宽度为几皮秒或以可以测量皮秒脉冲。但是，当脉冲宽度为几皮秒或以下，必须采用相关测量。下，必须采用相关测量。双光子荧光法：双光子荧光法：某种物质原子能同时吸收二某种物质原子能同时吸收二个光子从基态跃迁到较高激发个光子从基态跃迁到较高激发态，称为态，称为双光子吸收双光子吸收。原子弛。原子弛豫到较低激发态后，发出荧光。豫到较低激发态后，发出荧光。例如，若丹明例如，若丹明6G6G丙酮溶液在强丙酮溶液在强光作用下吸收二个光作用下吸收二个1064nm1064nm光子光子产生产生550nm550nm的双光子荧光

21、。利用的双光子荧光。利用这种特性可以对皮秒脉冲的时这种特性可以对皮秒脉冲的时间宽度进行测量。间宽度进行测量。被测光脉冲分成强度相等的二个脉冲，反向通过染料溶被测光脉冲分成强度相等的二个脉冲，反向通过染料溶液。在溶液中单脉冲通过的地方发出均匀的弱光，但液。在溶液中单脉冲通过的地方发出均匀的弱光，但在两脉在两脉冲重叠处，则发生双光子吸收而发出很强的荧光。冲重叠处，则发生双光子吸收而发出很强的荧光。用高感光用高感光度的胶卷拍下荧光强度的空间分布，置曝光底片于显微密度度的胶卷拍下荧光强度的空间分布，置曝光底片于显微密度计上，就可根据底片上的光密度空间分布求出脉冲宽度。计上，就可根据底片上的光密度空间分

22、布求出脉冲宽度。测量装置测量装置染料辐射的荧光强度为：染料辐射的荧光强度为：c2z)()(2)()(2 ，其其中中dttItIdttIAF以溶液中心为以溶液中心为z=0z=0。式中第一项为单个脉冲作用发出荧光的贡。式中第一项为单个脉冲作用发出荧光的贡献，第二项为两个脉冲共同作用发出荧光的贡献。由上式，献，第二项为两个脉冲共同作用发出荧光的贡献。由上式，引入相关函数：引入相关函数：)(2)0()(22 GGAF 在溶液中心，两个脉冲重合，荧光最强；在溶液中心，两个脉冲重合，荧光最强；)0(2)0()0(22GGAF )0()(2AGF 远离溶液中心，两个脉冲完全分离，荧光最弱。远离溶液中心，两个

23、脉冲完全分离，荧光最弱。所以最大和最小之比为所以最大和最小之比为3 3比比1 1。作出。作出F F与与z z的关系曲线，得到的关系曲线，得到半高全宽的空间距离，再求出脉冲时间宽度。半高全宽的空间距离，再求出脉冲时间宽度。cnz 13.9 3.9 激光选模技术激光选模技术 高质量的激光束应只包括单横模和单纵模。实际输出的高质量的激光束应只包括单横模和单纵模。实际输出的激光均包含多个模式，光束强度分布不均匀，发散角大，且激光均包含多个模式，光束强度分布不均匀，发散角大，且模式越多，单色性和方向性越差。为此必须采取某些手段限模式越多，单色性和方向性越差。为此必须采取某些手段限制参与振荡的模式数目，有

24、关技术称为激光选模技术。一般制参与振荡的模式数目，有关技术称为激光选模技术。一般分为四大类，一是分为四大类，一是激光谱线选择激光谱线选择，二是，二是激光偏振选择激光偏振选择，三类，三类是改善其方向性和横截面强度分布的是改善其方向性和横截面强度分布的横模选择技术横模选择技术，四是用，四是用于限制振荡激光频谱数目的于限制振荡激光频谱数目的纵模选择技术纵模选择技术。1.1.激光谱线选择激光谱线选择 一般激光工作物质发射多条谱线，造成能量分散，为使振一般激光工作物质发射多条谱线，造成能量分散，为使振荡固定在单一谱线，可在腔内放置以棱镜，通过调整棱镜位置荡固定在单一谱线，可在腔内放置以棱镜，通过调整棱镜

25、位置来只让需要波长的光到达高反射镜，完成反馈过程；也可以采来只让需要波长的光到达高反射镜，完成反馈过程；也可以采用镀所需波长的全反镜来实现。用镀所需波长的全反镜来实现。腔内棱镜法激光谱线选择技术腔内棱镜法激光谱线选择技术2.2.偏振选择偏振选择 在气体激光器两端放置布儒斯特窗（简称布氏窗），可在气体激光器两端放置布儒斯特窗（简称布氏窗），可使腔镜上反射回来进入激光工作物质的光束中，垂直偏振光使腔镜上反射回来进入激光工作物质的光束中，垂直偏振光无损地通过布氏窗形成振荡，而平行偏振光受高反射损耗，无损地通过布氏窗形成振荡，而平行偏振光受高反射损耗，难以形成振荡，这样就实现了偏振激光的输出。布氏窗一

26、般难以形成振荡，这样就实现了偏振激光的输出。布氏窗一般为内置式。为内置式。布儒斯特窗法激光偏振选择技术布儒斯特窗法激光偏振选择技术 3.3.横模选择横模选择 横模选择技术实质上就是只让基横模横模选择技术实质上就是只让基横模TEMTEM0000振荡，而使其振荡，而使其他高阶横模都不满足振荡条件，从而达到他高阶横模都不满足振荡条件，从而达到“滤去滤去”高阶横模高阶横模目的的技术，其物理基础是不同横模损耗不同。目的的技术，其物理基础是不同横模损耗不同。横模选择主要方法有：横模选择主要方法有：小孔光阑法、聚焦光阑法、猫眼谐振腔法、非稳腔法等。小孔光阑法、聚焦光阑法、猫眼谐振腔法、非稳腔法等。小孔光阑选

27、模：小孔光阑选模：在光腔中人为地插入一个小孔光阑，只允许基横模通过，在光腔中人为地插入一个小孔光阑，只允许基横模通过，而将其他高阶模阻挡掉。而将其他高阶模阻挡掉。120020()1zrz f 0单透镜聚焦选模单透镜聚焦选模 望远镜腔选模望远镜腔选模 小孔光阑放在透小孔光阑放在透镜焦点上镜焦点上可充分可充分利用激光工作物利用激光工作物质。质。聚焦光阑法聚焦光阑法 不同纵模具有相同损耗，但因频率差异而具有不同的小信不同纵模具有相同损耗，但因频率差异而具有不同的小信号增益系数。号增益系数。利用不同纵模间的增益差异，在利用不同纵模间的增益差异，在腔内引入一定选择性损耗腔内引入一定选择性损耗 在实现在实

28、现TEM00模运转的激光器中，选定其中某一个纵模使模运转的激光器中，选定其中某一个纵模使之稳定振荡，而其余的频率均被抑制，以实现单一频率激光之稳定振荡，而其余的频率均被抑制，以实现单一频率激光输出，从而获得高单色性的激光。输出，从而获得高单色性的激光。4.4.纵模选择纵模选择 （1 1）短腔法选纵模）短腔法选纵模相邻纵模间频率差：相邻纵模间频率差：12qqqcnL 减小减小 Lq 增大增大不能适用所有激光器。不能适用所有激光器。（2 2）法布里）法布里珀罗标准具选纵模珀罗标准具选纵模 腔内插入标准具（镀膜的平板玻璃），由于多光束干涉腔内插入标准具（镀膜的平板玻璃），由于多光束干涉效应，效应，由

29、于多光束干涉，只有某些特定频率的光能透过标准由于多光束干涉，只有某些特定频率的光能透过标准具在腔内往返传播，其他频率的光不能透过标准具。具在腔内往返传播，其他频率的光不能透过标准具。透射峰对应的频率：透射峰对应的频率：cos2ndcmvm cos2ndcmosc 单纵模输出单纵模输出qvv 2/1稳定度：稳定度：激光器连续工作期间其频率改变量激光器连续工作期间其频率改变量 与平均频与平均频率的比值率的比值 复现性：复现性：同一台激光器在不同的时间、地点、环境条件下使同一台激光器在不同的时间、地点、环境条件下使用时，用时，频率偏差与频率平均值之比值：频率偏差与频率平均值之比值：)(1S R1.1

30、.频率的稳定度和复现性频率的稳定度和复现性 3.10 3.10 激光稳频技术激光稳频技术2.2.影响频率稳定的因素影响频率稳定的因素 2qcqnL 腔长腔长 ：L环境温度起伏，激光管发热，机械振动环境温度起伏，激光管发热，机械振动折射率折射率 ：n环境温度变化，大气气压、湿度变化环境温度变化，大气气压、湿度变化频率漂移量：频率漂移量：()qnLnL 激光频率的稳定问题，归结为保持腔长和折射率稳定的问题激光频率的稳定问题，归结为保持腔长和折射率稳定的问题迄今，典型的稳频激光器有：迄今，典型的稳频激光器有：1.632.8nmHe-Ne:I2稳频激光器，稳定度达稳频激光器，稳定度达5 10-13，复

31、现性达，复现性达1 10-10；2.513.8nmAr+:I2稳频激光器，稳定度达稳频激光器，稳定度达5 10-14，复现性达，复现性达1.5 10-12；3.3.39 mHe-Ne:CH4稳频激光器，稳定度达稳频激光器，稳定度达5 10-15，复现性达，复现性达3 10-14；4.CO2稳频激光器，稳定度达稳频激光器，稳定度达5 10-14，复现性达，复现性达1 10-10；3.10 3.10 其他激光技术其他激光技术激光技术还包括调制技术、偏转技术和倍频技术等。激光技术还包括调制技术、偏转技术和倍频技术等。1.1.激光调制技术激光调制技术 将激光作为载波，将信息加载到其上的技术，有关详细内

32、将激光作为载波，将信息加载到其上的技术，有关详细内容在第六章学习。容在第六章学习。2.2.激光偏转技术激光偏转技术 将激光束相对于原始位置作一定规律的偏转扫描，激光将激光束相对于原始位置作一定规律的偏转扫描，激光偏转应用在激光大屏幕显示、激光图像传真、激光雷达的搜索偏转应用在激光大屏幕显示、激光图像传真、激光雷达的搜索和跟踪、激光印刷技术及大容量的寻址检索中。根据使用目的和跟踪、激光印刷技术及大容量的寻址检索中。根据使用目的的不同，可分为模拟式和数字式偏转。目前常用的偏转方法有：的不同，可分为模拟式和数字式偏转。目前常用的偏转方法有：机械偏转法、电光偏转法和声光偏转法。机械偏转法、电光偏转法和

33、声光偏转法。3.3.激光变频技术激光变频技术 包括倍频、和频、差频等。包括倍频、和频、差频等。LD LD抽运抽运Nd:YAGNd:YAG/LBO/LBO被动调被动调Q Q蓝光激光器蓝光激光器 工作物质工作物质Nd:YAGNd:YAG晶体前端面（靠近晶体前端面（靠近LDLD）镀）镀808nm808nm、1064nm1064nm、1319 nm1319 nm高透膜和高透膜和473nm473nm、946nm946nm高反膜，作为激光高反膜，作为激光器的全反射腔镜；后端面镀器的全反射腔镜；后端面镀473 nm473 nm、946nm946nm高透膜。高透膜。（1 1）倍频技术）倍频技术 倍频技术又叫二

34、次谐波技术，属于非线性光学范畴，通过倍频技术又叫二次谐波技术，属于非线性光学范畴，通过光学非线性效应，将频率为光学非线性效应，将频率为 的光变换为频率的光变换为频率2 2 的相干光。的相干光。例子：例子：Nd:YAGNd:YAG发射的发射的946nm946nm激光脉冲经过倍频晶体后成为激光脉冲经过倍频晶体后成为473nm473nm蓝光蓝光脉冲。脉冲。实验结果实验结果蓝光光谱：中心波长蓝光光谱：中心波长473nm，线宽，线宽1.2nm光斑模式：基横模光斑模式：基横模(a)蓝光脉冲序列蓝光脉冲序列(40s/div.);(b)单脉冲波形单脉冲波形(40ns/div.)（2 2）和频技术）和频技术21

35、321321111 的光，或的光，或的光变成的光变成、中心波长约中心波长约593nm593nm，谱宽约，谱宽约2nm 2nm 1319nm/1338nm双波长激光差双波长激光差频产生频产生3.23THz电磁辐射，脉电磁辐射，脉宽宽72ns。（3 3）差频技术）差频技术21321321111 的光，或的光，或的光变成的光变成、一、问答题一、问答题1 1、什么是光的相干性？两束光相干的条件是什么？最典型、什么是光的相干性？两束光相干的条件是什么？最典型的两种干涉装置是什么？的两种干涉装置是什么？2 2、什么是光电子技术？光电子器件按功能分为哪几类？每、什么是光电子技术？光电子器件按功能分为哪几类？

36、每类大致包括哪些器件？类大致包括哪些器件？3 3、什么是光的受激辐射？它与自发辐射有哪些区别？、什么是光的受激辐射？它与自发辐射有哪些区别？4 4、激光器的基本组成有哪几部分，它们的作用是什么？、激光器的基本组成有哪几部分，它们的作用是什么？5 5、引起气体自发辐射光谱线展宽的主要原因是什么？各有、引起气体自发辐射光谱线展宽的主要原因是什么？各有什么特点？什么特点？二、计算题二、计算题设激光器的增益线宽设激光器的增益线宽 ，腔长为，腔长为150cm150cm。如果处。如果处于增益线宽内的纵模都能振荡，求（于增益线宽内的纵模都能振荡，求（1 1）振荡的纵模总数；）振荡的纵模总数；（2 2）如果采

37、用锁模技术，求输出脉冲的时间宽度。）如果采用锁模技术，求输出脉冲的时间宽度。Hzvg12105.7 选作题选作题*1、什么是激光的横模？基横模有什么特点？、什么是激光的横模？基横模有什么特点？101.0 mm*2 2、（、（1 1）一质地均匀的材料对光的吸收为）一质地均匀的材料对光的吸收为 、光通、光通过过10cm10cm长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几长的该材料后，出射光强为入射光强的百分之几?(2)(2)光束通过长度为光束通过长度为1m1m的均匀激活的工作物质，如果出射光的均匀激活的工作物质，如果出射光强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数。强是入射光强的两倍，试求该物质的增益系数。