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实验6-1脉冲固体激光器输出特性
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2022-06-25
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实验6-1脉冲固体激光器输出特性
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实验 6-1 脉冲固体激光器输出特性研究
【实验目的】
1、了解脉冲固体激光器的基本结构和基本原理,并练习调整激光器谐振腔,使其输
出激光。
2、测定脉冲激光器的输出特性曲线,找出光泵能量阈值,计算出激光器的绝对效率
和斜效率。
3、测定激光器输出光束的发散角。
【实验原理】
一. 固体激光器的基本结构和工作原理
激光,其英文为 Laser,全名为 Light amplication by stimulated emission of
radiation,全名译为辐射的受激发光放大。这很好地概括了激光产生的机制。激光器就是
根据激光产生的机制而设计的。它由工作物质,泵浦系统和光学谐振腔等部分组成。实验
所用 YAG 激光器的结构如图 6-1-1 所示。
1、工作物质
要形成激光,首先必须利用激励源使工作物质激活,既使工作物质内部的电子在某些
能级之间实现粒子数的反转分布,并且需要满足一定的条件。
2、泵浦系统
本实验中所用 YAG 激光器的光泵系统由聚光腔、脉冲氙灯和它的供电系统以及触发
器组成。直流电源给储能电容充电到数百伏,并加到氙灯的两极,这时氙灯不发光。触发
器接通后,立即发出一个一万多伏的电脉冲使氙灯导通,这时储能电容通过氙灯放电,氙
灯发出强烈的闪光。此光激活工作物质,处于基态的粒子向高能级跃迁,比如跃迁到
能级上。在此能级上的粒子寿命较长,故称为亚稳态。由于光泵系统的不断泵浦,
泵浦到一定程度时,激发到高能级上的粒子数比在它下面的能级上的粒子数还多了,实现
了粒子数的反转。当粒子跳回低能级上时发光。
3、光学谐振腔
为了满足产生激光的阈值条件,即要使光在谐振腔中来回一次在激活介质中所获得的
增益足以补充由各种因素所导致的光的损耗。在忽略介质内部损耗的情况下,阈值条件为
(6-1-2)
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