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NA:YAG激光器调Q实验
大连民族学院物理与材料学院
实验目的
了解利用晶体线性电光效应实现激光调Q的原理;;
熟悉主动和被动调Q技术 ;
了解电光晶体的开关效率和延迟特性 。
掌握调Q激光器输出能量、脉冲宽度的测量方法
实验原理
调Q技术是获得短脉冲高峰值功率激光输出的重要方法。
激光器的Q值又称品质因数,表征激光谐振腔的腔内损耗的参数
损耗率
如果我们设法在泵浦开始时使谐振腔内的损耗增大,即提高振荡阈值,使振荡不能形成,激光工作物质上能级的粒子数大量积累。当积累到最大值,突然使腔内损耗变小,Q值突增。这时腔内会像雪崩一样以极快的速度建立起极强振荡,在短时间内反转粒子数大量被消耗,转变为腔内的光能量,并在输出镜端输出一个极强的激光脉冲,其脉宽窄,峰值功率高,这种光脉冲称为巨脉冲。
这种产生巨脉冲的技术被称为调Q技术,也称为Q开关技术。
利用KDP晶体的一次电光效应。
对本实验采用的KDP晶体,当U=3800V时,Δφ=π/2
光往返一次, Δφ=π,相当于半波片。
偏振方向旋转2θ=900,光有去无回,即“关门”。
关门状态时,损耗增大,阈值提高,Q值减小。
振荡不能形成,能级的粒子数大量积累。
a
b
关门实验时,按下开关,开门变关门。
调Q实验时,按下快门,关门变开门。产生巨脉冲。
条件:偏振方向与a或b夹角为45度。
做关门实验,使激光输出能量最小。
实验仪器
YAG晶体
前腔镜和后腔镜
激光电源:(含电源、Q开关、手动快门)
水箱
导轨、滑块和支架
辅助激光器
能量计
光阑
起偏器
KDP晶体(Q开关)
KDP: 倍频晶体(或KTP)
M1:输出镜(输出透过率T=80%)
YAG:闪光灯、聚光腔和YAG棒组件
B:布氏角偏振片
Q:调Q晶体(布氏角偏振片与调Q晶体组成调Q单元)
M2:全反射镜(M1和M2组成激光谐振腔)
实验内容
做激光调腔实验,使输出地静态激光最强。
将偏振片插入光路。再插入Q开关,调整Q开关的俯仰,使Q开关的反射像与激光晶体的反射像重合。
微调两块谐振腔片,使激光器静态激光输出最强。
将电源改到关门状态(HV)进行关门实验。转动Q开关使最小。
将电源改到调Q状态,按快门,输出巨脉冲激光。用胶片接受光斑,与静态激光光斑比较 。
用能量计测量巨脉冲,微调两块谐振腔片 ,使巨脉冲激光最强。
改变电压,分别测量几组静、动态输出能量,并填入P26表1。
被动调Q技术自己先对照指导书去做。
关机顺序为:先把手动开关断开,关掉预燃,最后关电钥匙。
注意事项
本实验输出的激光为高峰值功率脉冲激光,做本实验前必须佩戴防护1064nm激光的防护眼镜。
任何情况下严禁直视激光光路或直视激光器的反射光路,以免激光损伤人眼。
严禁用手直接触摸氙灯电极以及激光电源的输出线,以免触及高压放电回路造成人身伤害。
用光电探测器接收激光脉冲时,应多次衰减至极为微弱,以免打坏探测器。
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