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調(diào)Q激光器常見(jiàn)的三種類型?

  調(diào)Q激光器可形成高強(qiáng)短脈沖激光。針對(duì)高脈沖能量,增益介質(zhì)必須可以存儲(chǔ)非常高的能量,這就需要其具有長(zhǎng)上能級(jí)壽命、密度高的激光離子、不太高的增益效率;假如增益效率太高,自發(fā)輻射將限制能量存放,并且初始損耗需要非常高才可以避免激光提前啟動(dòng)。上能級(jí)壽命在納秒級(jí)的氣體、半導(dǎo)體和染料激光器不宜調(diào)Q工作。

  固體激光器是較為常見(jiàn)也是從技術(shù)角度來(lái)看至關(guān)重要的調(diào)Q激光器類型,可是光纖激光器也能夠以調(diào)Q工作,并可以通過(guò)光纖放大器提升平均功率,而微片激光器又以極短的腔長(zhǎng)提供更窄的脈寬。

  主動(dòng)和被動(dòng)調(diào)Q

  主動(dòng)調(diào)Q激光器根據(jù)調(diào)制器主動(dòng)調(diào)制腔內(nèi)損耗。例如在腔內(nèi)插入聲光調(diào)制器,增加RF功率時(shí)將部分光束借助衍射溢出腔外,激光介質(zhì)中存放高能量后突然關(guān)閉RF功率形成并輸出激光脈沖。

  固體調(diào)Q激光器

  固體激光介質(zhì)通常摻雜三價(jià)稀土離子,例如釹、鐿和鉺,也有部分摻雜鈦和鉻等過(guò)渡金屬離子。下表列出了一些常用固體調(diào)Q增益介質(zhì)及其重要特性。

  微片調(diào)Q激光器

  微片激光器具備非常短的腔,尤其是通過(guò)半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)被動(dòng)調(diào)Q工作。因?yàn)楣鈭?chǎng)基本不穿透SESAM,因此腔長(zhǎng)基本只在于晶體厚度。

  如果晶體具有較高的泵浦吸收率和高增益,例如Nd:YVO4晶體,可產(chǎn)生遠(yuǎn)小于100ps的脈寬,可是脈沖能量一般沒(méi)法超出1μJ太多。這種激光器的困難之一就是制備既具有較高的調(diào)制深度、飽和能量也不是很低的SESAM組件。飽和能量太高可能導(dǎo)致SESAM損傷。

  微片激光器還可通過(guò)小型電光調(diào)制器以主動(dòng)調(diào)Q工作,但是由于腔長(zhǎng)增加,脈寬也由此變長(zhǎng)。微片激光器可以實(shí)現(xiàn)很高的脈沖重頻,例如被動(dòng)調(diào)Q可以達(dá)到數(shù)MHz級(jí)別,可是提高重頻時(shí)脈寬也會(huì)更加長(zhǎng)。

  短腔也比較容易實(shí)現(xiàn)單模輸出。雖然脈沖能量低,但是由于脈寬窄,所以峰值功率較高,足夠?qū)崿F(xiàn)有效的非線性頻率轉(zhuǎn)換。因此,微片激光器能以很緊湊的系統(tǒng)提供可見(jiàn)光、紫外或中紅外輸出。

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