电光调Q红宝石激光脉冲展宽的研究

论文摘要

激光调Q技术是将激光全部能量压缩到宽度极窄的脉冲,从而使该光源的峰值功率提高几个数量级的一种技术。该技术自1961年提出来以后,发展极为迅速,也促进了激光器的输出功率和脉冲宽度压缩技术的广泛深入的研究。可是在激光应用过程当中,由于极难控制脉冲宽度的原因,目前的调Q技术通常只能获得几十纳秒或毫秒量级的激光脉冲、因此只能被局限在几个固定的激光波长和一定的激光脉冲能量。所以激光脉冲展宽的研究将有利于扩展激光的应用领域,特别是在激光医学和激光加工中可以更充分的利用激光能量。国际上W.E. Schmid和Patrick Rambo,Jens Schwarz等人在1980年到1999年先后搞过激光脉冲展宽的研究,并在Nd:YAG激光器和紫翠宝石激光器上得到了600ns和1.7us的激光展宽脉冲。我们根据激光应用发展的新要求,探讨了电光Q开关红宝石激光脉冲展宽的有关技术研究。该课题主要工作是Q开关红宝石激光谐振腔与电光Q开关驱动电路设计、实验技术的研究。并成功实现了脉宽长达700ns的红宝石激光脉冲。本论文主要做了以下几方面工作:1、推导了关于激光脉冲展宽的调Q速率方程,分析了影响脉冲展宽的几个因素。我们设计的红宝石激光谐振腔是平凹腔,该激光器是利用腔内损耗的通道来输出激光,通过电光Q开关晶体上的电压退到零的过程获得激光脉冲。2、设计了红宝石电光Q开关驱动电路,实施新的退压波形。由于电光晶体上的退压波形比较复杂,为此需要在电路中先把氙灯泵浦信号经过延时分成三个信号,并在1us时间内再完整地结合成为一个新的退压波形。3、实验过程当中,掌握了一些能够实现脉冲展宽的几个关键性参数的规律。比如主延时、泵浦电压、退压波形中间的突变上升沿等都会相互关联地影响到激光脉冲展宽的效果。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 各种激光调Q 技术
• 1.1.1 按调Q 速度分类
• 1.1.2 按调Q 方式分类
• 1.2 电光调制机理
• 1.3 设计目标与本论文所作的工作
• 第二章 关于激光脉冲展宽的理论分析
• 2.1 调Q 的基本原理与一般调Q 速率方程
• 2.1.1 调Q 的基本原理
• 2.1.2 一般调Q 速率方程
• 2.2 影响调Q 激光的几个因素
• 2.3 电光Q 开关激光脉冲展宽理论求解
• 第三章 电光Q 开关红宝石激光器的设计与实验技术
• 3.1 Q 开关红宝石激光谐振腔的设计
• 3.1.1 激光谐振腔设计的基本思路
• 3.1.2 新型激光谐振腔的结构与工作原理
• 3.2 电光Q 开关脉冲展宽的驱动电路
• 3.2.1 电光Q 开关脉冲展宽驱动电路工作原理
• 3.2.2 场效应管和电子管的工作特性
• 3.2.3 IR2110 的技术特性
• 3.3 实验技术及其特性的研究
• 3.3.1 实验装置简介
• 3.3.2 实验参数的探测技术
• 3.3.3 扩展调Q 激光脉冲宽度的技术研究
• 参考文献
• 致谢