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調Q激光器常見的三種類型?

  調Q激光器可形成高強短脈沖激光。針對高脈沖能量,增益介質必須可以存儲非常高的能量,這就需要其具有長上能級壽命、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。上能級壽命在納秒級的氣體、半導體和染料激光器不宜調Q工作。

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

  主動和被動調Q

  主動調Q激光器根據調制器主動調制腔內損耗。例如在腔內插入聲光調制器,增加RF功率時將部分光束借助衍射溢出腔外,激光介質中存放高能量后突然關閉RF功率形成并輸出激光脈沖。

  固體調Q激光器

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

  微片調Q激光器

  微片激光器具備非常短的腔,尤其是通過半導體可飽和吸收鏡(SESAM)被動調Q工作。因為光場基本不穿透SESAM,因此腔長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,可產生遠小于100ps的脈寬,可是脈沖能量一般沒法超出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致SESAM損傷。

  微片激光器還可通過小型電光調制器以主動調Q工作,但是由于腔長增加,脈寬也由此變長。微片激光器可以實現很高的脈沖重頻,例如被動調Q可以達到數MHz級別,可是提高重頻時脈寬也會更加長。

  短腔也比較容易實現單模輸出。雖然脈沖能量低,但是由于脈寬窄,所以峰值功率較高,足夠實現有效的非線性頻率轉換。因此,微片激光器能以很緊湊的系統提供可見光、紫外或中紅外輸出。

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