最新天津大学《激光技术》课件-04-激光放大技术课件ppt.ppt
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,天津大学激光技术课件04-激光放大技术,主要内容,4.1概述4.2脉冲激光放大器理论4.3放大器的设计考虑4.4双程和多程放大技术4.5再生放大技术第四章小结,4.1概述,一、放大技术的目的二、激光放大器及其分类,脉冲放大器:
一般振荡级是调Q激光器,10-8s,T2:
放大介质中激活粒子相互交换能量过程引起的非辐射跃迁使激发态的粒子有一定的弛豫时间,称为横向驰豫时间。
固体激光器T210-10s,特点:
由于脉宽较小,因受激辐射消耗的反转粒子数来不及由泵浦加以补充,因此在脉冲信号放大期间,工作物质的反转粒子数和光子密度是随时间变化的非稳态过程。
(重点),超短脉冲放大器:
一般振荡级是锁模激光器,10-11-10-15s,特点:
光信号和放大介质的相互作用是一种相干的放大作用。
情况比较复杂,需要采用半经典理论进行讨论(激光原理)。
(不讨论),振荡级和放大级的介质能级要匹配,
(2)放大级:
提高振荡级输出激光的功率或能量-放大,要实现有效的放大,放大级必须满足下面两个条件:
放大介质处于粒子反转状态,因为放大级的光信号来自于振荡级,因此两者的能级要匹配(工作物质的能级)才能得到光的放大。
如果振荡级的介质是红宝石,产生6943的光,放大介质也必须是红宝石,而不能是YAG等。
即振荡级输出的光信号进入放大级时,放大介质处于粒子反转状态。
这样才能使光信号通过时得到大的增益,从而使能量获得较多的放大。
它是通过延时部分来保证的。
延迟时间是放大级和振荡级泵浦时间的时间差。
对于不同的工作物质,振荡级和放大级之间延迟时间不同。
红宝石激光放大器:
因为放大级的工作物质尺寸比振荡级大,而且三能级系统的粒子数反转需要一定的时间,所以放大器泵浦的时间比振荡级提前几百s.钕玻璃激光放大器:
由于四能级系统粒子反转快,所以放大级和振荡级的泵浦时间可以相同。
延迟时间主要通过试验来确定:
以激光放大器输出的能量最高的延迟时间为最佳延迟时间。
3.放大器的特点:
能量和功率得到放大相对振荡级目的,放大后的激光保持入射光的特点要求,振荡级输出的激光除功率/能量外其他参数满足实际应用要求,它做为放大级的初始信号,而且振荡级和放大级的工作物质相同。
这样的初始信号经过放大级以后会产生与入射信号同频率,同偏振态的光。
因此光经过放大以后,光的发散角、偏振态、频率等并不变化。
例如:
4.放大器的类型:
行波放大器:
信号只经过增益介质一次一般激光器去掉谐振腔,多程放大器:
光信号在工作物质中多次往返通过。
因此多程放大器有谐振腔。
这样放大器的反转粒子数比行波放大器利用充分。
因此多程放大器输出的光有可能比行波放大器能量大。
再生放大器:
用一光束质量好的微弱信号注入到激光器中,它作为一个“种籽”控制激光振荡产生,并得到放大。
4.2脉冲激光放大器理论,一、脉冲放大器的速率方程及其解(行波)二、放大后激光参数的变化,一、脉冲放大器的速率方程及其解(行波),在建立速率方程时为了使问题简化,做如下假设:
由于入射信号的脉宽(10-8s)远小于放大器的荧光寿命(红宝石上能级寿命ms,YAG上能级寿命200s)因此在脉冲信号通过放大器时,可忽略光泵和自发辐射对反转粒子数的影响,只考虑受激辐射过程。
放大器的工作物质在横截面内的反转粒子数均匀分布。
忽略介质的谱线宽度和线型的影响。
1.速率方程(反转粒子数和光子数变化的方程)的建立,假设工作物质在脉冲信号入射前的初始反转粒子数n0(x),光信号沿x方向传播。
由于光在工作物质中行进的过程中不断地激发处于激发态的粒子,使放大介质产生受激辐射过程,因而光得到放大,反转粒子数不断消耗。
即介质中不同的位置、不同的时间,反转粒子数和光子密度不同即它们是t和x的函数。
(1)反转粒子数密度变化的速率方程,设t时刻,x处的反转粒子数和光子数密度分别为n(x,t)和(x,t)。
利用激光原理中建立的速率方程(忽略光泵和自发辐射的影响),式中:
32、21介质的发射截面,c光在放大介质中的速度,
(2)光子数密度变化的速率方程,出发点:
放大介质内光子密度是时间t,x的函数。
取dx体积元,讨论dx内光子密度的变化。
光子密度在横截面内均匀分布,横截面积取为1,长度dx,体积dx,光子密度变化的速率为:
单位时间单位体积光子变化数,则在dx体积dt时间内光子的变化(增加),光子数变化的原因:
在dt时间dx体积元中光子数的增加为以上三项之和:
上式对三能级、四能级系统均适用。
综上,脉冲放大器中粒子数密度和光子流强度满足的速率方程为:
上式两边乘以c,再除以dxdt,并利用则:
三能级,四能级,2.速率方程的解,为了分析放大器输出脉冲的参数和波形变化的情况,必须根据边界条件求解速率方程,解得I(x,t),当考虑放大器的损耗时速率方程的求解比较困难,忽略(先考虑放大介质无损耗情况),初始边界条件:
设入射的信号在t=0时进入放大器(t表示前沿时间),方程的解(分离变量法,求解过程从略,教材第三版p162-163),从上式看出:
在放大器中(x,t)处的光强与放大介质的反转粒子数和入射的光强强弱有关。
关系比较复杂。
(与入射信号波形I0(t)、入射信号到达x处通过的总n即入射信号通过的总粒子数有关。
),解方程的目的:
讨论脉冲光信号经过放大器,能量、功率和波形等的变化。
根据实际脉冲波形(边界条件),利用(4.2-9)可进行相关讨论。
二、放大后激光参数的变化,任意脉冲形状和任意初始反转粒子数密度的行波放大问题,不但要考虑放大器的增益随入射信号强度的变化关系,而且还要考虑入射信号强度和波形在放大过程中的所经历的变化,所以比较复杂(数值求解)。
为使讨论简便,首先考虑最简情况:
理想矩形脉冲的放大情况。
1.矩形脉冲的放大,t时刻x处的光强:
(1)放大器的功率增益,功率增益:
输出信号功率与输入信号功率之比。
单程功率增益:
光信号通过放大介质一次,输出功率与输入功率之比Gp,Gp与入射光强I0、时间t以及放大介质的粒子反转数n0及L有关,放大介质中某点x处的功率增益:
G(x)与入射光强I0、时间t以及放大介质的粒子反转数n0及x有关,因此对入射信号的脉冲前沿和后沿功率增益不同。
单程功率增益:
脉冲前沿的增益,在t=0时,入射信号的前沿到达放大介质x=0处,t表示脉冲前沿的时间。
t=x/c是前沿到达x处的时间,将t=x/c代入(4.2-12)式,得,所以前沿的功率增益是随着x指数增加。
因为放大介质处于初始n0状态,入射信号所到之处都会得到受激放大。
与、n0、x有关,与I0无关。
脉冲后沿的增益,脉冲后沿到达x处的时间:
若n0一定,某位置x处,后沿增益主要与入射功率I0和脉宽有关。
即,与信号强弱和脉冲宽窄有关。
下面分别讨论。
如果入射信号比较弱(I0较小and/or很窄),条件:
结论:
小信号时,脉冲各处在放大介质中的增益相同。
脉冲前沿通过放大介质时,信号弱消耗的n0小,增益近似不变。
输出的脉冲波形无畸变,仍是矩形,脉宽不变。
增加介质的长度L,输出增大。
如果入射信号比较强(I0较大and/or较宽),结论:
强信号时,脉冲前沿的增益与x是指数关系,脉冲前沿通过时消耗了大量的n0获得最大增益,n0的下降使增益减少增益饱和。
因此脉冲后沿的增益减少。
即脉冲不同处的增益不同,脉冲波形畸变,脉宽变化。
(图),
(2)脉宽的变化,小信号情况:
Gpexp(n0L),波形不变脉宽不变,仍是。
大信号情况:
波形畸变,脉宽改变,前沿放大的多。
因此输出的光强峰值在前沿。
(前沿:
Gpexp(n0L);后沿:
Gp减小),脉冲宽度:
脉冲半极大之间的宽度半高全宽FWHM,前沿通过放大介质x=L需要的时间是t=L/c光强Imax,设现脉宽为,则Imax/2从放大介质输出时t=+L/c,根据前面解得的光强公式,
(2)脉宽的变化,结论:
从上式可以看出主要由n0、L、I0来决定,n0、L及I0增加,减小,放大后脉冲波形变形严重。
(当I0强时,前沿放大后的光强大,n0减少的多,增益饱和严重,后沿放大的少,前后沿光强差别大,脉宽窄。
),(3)能量增益,能量增益:
放大器输出能量与输入能量之比,对矩形脉冲,可见:
GE主要由n0、L、I0、来决定,因此不同强度的信号GE不同,小信号时(I0较小and/or很窄),结论:
小信号时,GE与n0、L有关,与I0无关,增大n0、L可提高放大器的输出能量与小信号功率增益相同。
强信号时(I0较大and/or较宽),结论:
强信号时,能量增益与n0,L,I0,都有关。
2.其他脉冲形状的放大,一般情况下激光器输出的激光波形不是矩形。
比如调Q激光器输出的波形。
根据激光器的不同,输出的可能是洛仑兹型、高斯型或指数型脉冲。
求解的办法和矩形情况相同,但要复杂的多。
但理论和实验结果证明:
激光脉冲通过放大器以后,主要是输入波形的脉冲前沿影响输出的波形。
(1)高斯脉冲,高斯型脉冲exp(-t2/2)前沿比指数增加快(波形陡),则经过放大以后脉冲得到压缩。
因为放大得到的增益最大是指数关系,增长速度比脉冲前后沿变化慢。
(2)指数脉冲,脉冲前沿成指数变化。
放大后波形和脉宽变化不大,仅由于其前沿较后沿有较大的增益,其峰值随L的增加而前移,前移量=0(g0-)L。
(3)洛仑兹型脉冲,脉冲前沿上升速度比指数慢,脉冲前沿放大的速率呈指数,比入射信号的前沿陡。
输出的波形脉宽加宽。
从上面的讨论可以看出:
要获得高功率窄脉宽的激光脉冲,在信号进入放大介质之前,先进行整形采用削波技术,切去脉冲上升慢的部分。
3.脉冲信号在有损耗介质中的放大,根据上面的分析(忽略损耗),放大器输出的能量随着L的增加而增加。
这和实际情况不符合。
L不能无限制地增加,因为放大器具有一定地损耗,损耗是使光强减小的,而且光强的减少与L成正比。
L增加,光强减少的多。
放大介质存在损耗时的速率方程为:
上面的方程不易解析求解。
只讨论存在损耗和没有损耗相比,输出的总能量的变化情况总能量主要由单位面积输出的总光子数I(L)来决定,为求I(L)先求I(x)在x处通过单位截面积的总光子数。
将(a)式的n(x,t)代入(b)式,两边对t积分,可得,上式中,积分上限脉冲宽度。
在放大介质中除了脉冲到的地方有光子外其他地方光子密度(光强)为0。
矩形波:
I(x,)=I(x,0)=0(非矩形波:
I(x,)=I(x,0)),所以,积分结果:
可由(a)式求得:
上式是存在损耗的情况下脉冲信号放大的一般表示式。
弱信号时:
存在指数关系,无解析解,只能通过数值方法求解。
光信号通过放大介质后,输出的总光子数:
结论:
在小信号的情况下,放大器输出的能量与L成指数关系。
可以增加L增加放大器输出的能量。
(L能否无限制增加?
),光信号通过放大介质后,输出的总光子数:
结论:
强信号时,在、n0一定的情况下,输出的总光子数I(L)与L有关。
LI(L)。
L增加到一定程度,I(L)趋于稳定值n0/2(最大值)。
因此L不能无限地增加。
n0,则n0/2。
强信号时:
-线性非齐次方程,式中n0/2光信号通过放大器增加的光子数(不包括入射信号)。
I(0)exp(-L)入射信号通过放大介质后的剩余部分(不考虑放大)。
4.3放大器的设计考虑,一、消除放大介质的端面反馈二、级间隔离三、级间匹配四、消除不均匀性的影响,一、消除放大介质的端面反馈,放大介质的作用是通过受激辐射作用,使入射信号的能量/功率得到放大,同时要尽量保证入射信号的特性不变。
1.端面反馈的影响,无信号输入时,容易产生激光自激振荡,有信号输入时,端面反馈产生自激振荡,激光放大器只有当外界信号入射时,才能产生受激辐射作用,没有外界信号时不能产生激光。
若存在端面反馈,无信号时ASE可能产生振荡自激振荡。
自振消耗上能级粒子数,造成有信号时增益下降、输出不稳定。
端面反馈致使部分信号在增益介质中产生自激振荡。
可能损坏增益介质,同时使放大后脉冲发生波形畸变、能量下降和不稳定。
判断放大器稳定:
当无入射信号时,泵浦放大器的工作物质看是否有激光输出。
无激光输出是稳定的。
2.消除端面反馈的方法,端面镀增透膜,端面磨成布儒斯特角(与入射光呈57),可使端面反射率降到1%以下,在小功率器件中常用。
当功率太高时,膜层吸收激光易损坏,而且没有根本消除自振。
在多级放大器中一般不用。
缺点:
光束的象散现象严重影响光束的方向性。
光束折射以后偏离棒轴大,占据空间大,调整困难。
端面磨成23角(既可以消除反馈,又不影响光束的方向性),一般磨成平行四边形(没有色散)或梯形(色散)。
二、级间隔离(去耦),为了满足实际应用的要求,一般采用多级放大器获得更大的能量输出。
由于入射信号进入放大器之前,放大器处于粒子反转状态,自发辐射的受激放大容易产生超辐射。
后级超辐射进入前级中,高增益情况下经行波放大产生激光。
这样在放大器中,存在了相反方向传播的两列波,消耗n,结果使放大器的增益降低,影响其稳定工作,甚至损坏振荡器。
1.原因:
避免级间耦合导致放大器性能降低,隔离器的作用:
使光单向传输,即只允许光信号从振荡级或前级放大器进入后级放大器,避免后级超辐射或光信号进入前级。
2.级间去耦的方法:
各级间加隔离器,缺点:
增加光信号的损耗。
种类:
磁光隔离器、电光隔离器、菲涅尔菱体隔离器、可饱和吸收隔离器,
(1)磁光隔离器:
利用晶体的法拉第旋光效应,Faraday效应:
某些材料在外加磁场的作用下,可以使通过它的线偏振光的偏振方向发生旋转。
其旋转方向仅与磁场方向和材料性质有关,而与光传播方向无关。
(即当磁场强度和晶体材料确定后,不管光传播方向如何,光偏振旋转方向是相同的。
)旋转角度正比于磁场强度和磁场中晶体的通光长度。
工作过程:
从振荡器来的光通过P1变成线偏光。
这束光通过旋转器时按顺时针旋转45能通过P2进入放大器。
而从放大器来的光通过旋转器时,偏振方向沿顺时针再旋转45到达P1时,偏振方向和P1垂直无法通过。
(旋转方向与光传播方向无关)旋转器的作用只允许前级的光进入后级隔离。
演示,结构:
P1、P2是偏振器,中间晶体加一磁场。
一般选择H、L使45。
P1和P2的偏振方向成45。
(2)电光隔离器:
与电光Q开关工作原理相同,工作过程:
光被分成两束,一束到隔离器,一束到火花隙。
在振荡脉冲到来之前整个光路处于“关断”状态。
(晶体上无电压光束无法通过。
)脉冲到来时,到达火花隙的光将球隙空气击穿。
这时电缆上的半波电压立即加到晶体上。
此时另一束光正好到达晶体偏振面旋转90可通过P2。
只有加压时光才能通过,加压的时间几ns。
阻止了其他时间不是光信号的光通过到达前级。
(要求到达火花隙的时间与光到达晶体时间同步。
)通常加压的时间短几ns,起到削波整形的作用,改善放大器输出的波形。
(3)菲涅尔菱体隔离器:
与电光Q开关工作原理相同,原理:
入射的光为线偏光在菲涅尔菱体中发生全反射时,光的垂直分量和水平分量的振幅不变,而垂直分量和水平分量的相位差和入射角有关。
适当的选取角可以使光束通过一次全反射使两分量的相位差是45,在菱体中光经过两次全反射,因此两分量的相位差是90。
使从菱体出射的信号变成圆偏光进入放大器。
这束圆偏光如果经过放大器返回菱体时,由于又产生两次全反射,两分量的相位差又增加90。
因此又变成线偏光,但偏振方向和P垂直,不能通过P。
菱体起到光隔离的作用。
三、级间匹配,级间匹配主要包括:
能级匹配;孔径匹配;泵浦时间匹配等。
1.能级匹配(第一节中已讲过),振荡级及各级放大级的工作物质的能级要匹配。
激发态、低能态相同。
如振荡级是红宝石,放大级也应是红宝石等。
2.孔径匹配,振荡级及前、后级放大器的工作物质的截面尺寸(即孔径)要合适。
能量WEAE单位截面的能量;A棒的截面积,对于一定的棒来说,E受破坏阈值的限制是定量,提高W增大A。
一般尽量采用大口径的放大介质,但过大会造成泵浦不均匀。
为了充分利用放大介质,应使入射信号的光斑尽量的充满后一级的工作物质。
为了提高输出的能量,一般放大级的孔径比振荡级大,逐级增大。
方法:
利用激光发散角实现匹配,如若不行可以在级间加扩束望远镜。
3.泵浦时间匹配,为了使输出的能量最大,振荡级与放大级泵浦时间相匹配的条件是:
振荡级输出的光信号到达放大级时,正好放大级的反转粒子数达到最大。
由于放大级的介质尺寸大,因此泵浦需要的能量高。
故一般放大级达到粒子数反转需要的时间比振荡级长。
若同时触发则两者不同时,即入射信号通过放大介质时,放大介质并没有处于最大粒子数反转状态。
因此一般放大级先泵浦。
而达到最大粒子数反转的时间相对放电峰值滞后一段时间。
方法:
在各级之间加触发同步电路。
由于激光器的工作状态受各种条件的影响,因而没有一固定的经验公式,同步的时间通过试验确定。
反转粒子数到达最大值的时间相对放电峰值有一定滞后。
四、消除不均匀性的影响,放大介质尺寸较大。
优点:
增加输出的能量。
缺点:
造成光泵不均匀。
1.光泵不均匀的后果,反转粒子数不均匀。
主要是沿截面分布的不均匀;中心比边缘的反转粒子数小,造成增益不均匀;对光的放大不均匀,输出的波形畸变。
放大介质的温度不均匀。
由于棒的几何形状和材料的热传导特性,造成温度分布,致使折射率不均匀(热透镜),引起热畸变光学畸变,造成光发散角增大,甚至产生应力破坏。
2.解决光泵不均匀的方法,将放大介质做成由几根棒组成,消除光泵不均匀。
(冷却好,反转粒子数分布好。
),将放大介质做成片状片状激光放大器。
把片状结构的放大介质组合起来,采用面泵浦,多灯照明,均匀泵浦,消除热畸变效应和增益不均匀。
4.4双程和多程放大技术,一、双程放大器,前述行波放大器的主要缺点:
由于光信号一次通过放大介质,则光信号过后,还可能有剩余的n。
因此能量利用率不高。
因此在此基础上,发展了双程、多程放大技术。
双程、多程放大器的结构:
在行波放大器的末端加一反射镜。
使光束多次通过放大介质。
二、多程放大器,其原理和双程相似,不同是使光束多次通过放大器。
一、双程放大器,1.法拉第双程放大器(实际上是隔离器),结构:
在振荡器和放大器之间加一个法拉第旋转器,P:
偏振器一般采用格兰棱镜。
P的作用:
起偏器。
输出镜,输出的光是线偏光。
光信号两次通过放大介质故称为双程放大器。
两种实现方式:
工作过程:
光经过偏振器后的偏振光,进入法拉弟旋转器,其偏振方向顺时针方向转动45,第一次通过放大介质后由全反镜反射,再次通过放大介质和法拉弟旋转器,偏振方向又顺时针旋转45,不能通过偏振器,从P处输出。
结构一:
工作过程:
经过偏振器的光信号,在放大介质中第一次放大后,经法拉弟旋转器,其偏振方向顺时针方向转动90,不能通过P而是被反射,第二次通过放大介质和法拉弟旋旋转器,偏振方向又顺时针旋转90,从P处输出。
结构二:
2.菲涅尔菱体双程放大器(实际上是隔离器),菲涅尔菱体可使线偏光通过后变成圆偏光。
利用它的这个性质,把它放到振荡器和放大器之间组成双程放大器。
结构如下图所示,工作过程:
与法拉第双程放大器类似。
以上双程放大器的共同特点:
偏振器P既是起偏器又是输出镜,同时起级间隔离作用。
光在放大介质中两次放大。
法拉第旋转器或菱体的作用改变光的偏振方向。
3.双程片状放大器,把介质做成片状。
由于片状介质可以做的尺寸大。
最大几百毫米。
一般采用多级放大器时,把片状放大器放在末级。
工作过程:
光信号由全反镜M1、M6、M3,第一次通过放大介质的不同位置,再由全反镜M4、M5、M2,第二次通过放大介质的不同位置,最后输出。
4.5再生放大技术,一、外注入再生放大二、自注入放大技术,再生式放大技术:
将一光束质量好的微弱信号注入一个激光振荡器中,注入的光信号作为一个“种籽”控制激光振荡的产生,即使激光振荡是在这个“种籽”的基础上而不是从噪声中发展起来,并得到放大之后输出腔外,从而得到光束性能优良、功率高的激光。
一、外注入再生放大,1.定义:
由一个主振荡器产生性能优良的微弱信号并注入到另一个从动振荡器获得光放大的。
从动激光器增益较低,而注入的光信号较强:
外注入的信号在与激光器自由振荡模式的竞争中占优势,从而外注入的信号在从动振荡器中得到放大,激光振荡的频率为外注入信号的频率。
从动激光器增益较高,而注入的光信号较弱:
则注入信号与腔内自发辐射噪声同时增长,如果注入信号的线宽足够窄,比从动腔的纵模间隔小得多,则最靠近注入信号的纵模受到激发与之发生共振,即注入信号在放大过程中经历一个快速相移而移到最靠近的纵模,并在竞争中占优势。
最终输出激光的频率由从动激光器决定注入锁定技术。
2.输出特性,若功率密度过低,就会失锁,不能抑制其他纵模,产生多模振荡。
对于一定的功率密度,失谐量大到一定程度,就会失锁注入场的影响减少。
对一定的注入信号强度和失谐量,将注入信号脉冲峰值与Q开关打开时间实现最佳匹配,得到最佳效率。
结论:
腔模匹配-必要条件;足够的功率密度和适当的开关时间-重要条件。
3.影响注入锁定效果的因素:
为得到较好的注入锁定效果,对注入信号功率密度、失谐量和Q开关的开启时间都有一定的要求。
二、自注入放大技术,2.工作过程:
在退压调Q激光器中,插入一电光调制器PC2,以PC2为界分成两个腔L1、L2。
PC2用于产生注入放大的“种籽”脉冲。
储能期间PC1加1/4波电压,储能达最大后退掉。
在激光振荡达到峰之前,在PC2上加半波电压,原处于L1段的偏振光通过PC2一次,偏振方向改变90,从P处溢出腔外,其他位置的光留在腔内放大。
选取不同的腔参数L1、L2、L等,可得到不同的输出脉宽。
1.定义:
激光器本身产生“种籽”信号自注入到腔内而实现再生放大。
在调Q激光达到峰值之前,将注入脉冲电压加到PC2上,这是获得序列脉冲输出的重要条件。
“种籽”脉冲宽度最小的条件:
输出脉冲宽度:
第四章小结,一、放大器的目的、分类及特点:
目的:
入射信号能量和功率的放大。
保持入射信号的原有特点。
分类:
长脉冲短脉冲超短脉冲特点:
能量和功率得到放大能保持入射信号的特点二、脉冲放大理论定量讨论输出光的能量、功率、脉宽与哪些因素有关。
分别分小信号、强信号进行了讨论。
1.速率方程:
2.放大后参数的变化:
(矩形脉冲),无损耗时的解:
弱信号,I(L,t)-单位时间单位截面积的光子数,I(L)-单位截面积输出的总光子数I(0)-单位截面积输入的总光子数,小信号的GP、GE、I(x)与L成指数关系:
L,GP、GE、I(L);n0,GP、GE、I(x),与入射信号无关。
矩形脉冲波形不变,脉宽不变。
其他的波形不同有变化:
高斯型脉冲,前沿比指数增加快脉冲压缩;指数型脉冲,前沿成指数增长脉冲不变,洛沦兹型脉冲,前沿比指数增长慢脉冲加宽。
入射信号弱,能量利用率不高,有可能剩余。
适用于波形保持不变的应用。
特点:
强信号,脉冲各部位的功率增益不同。
特点:
GP、GE、I(L)与n0、L/入射信号有关。
n0、L可提高输出的能量或功率。
但0时:
L不能无限制的增加。
Imaxn0/2。
脉冲压缩,波形失真。
矩形:
n0L1时,其他波形要得到压缩,削去变化慢的部分。
能量利用率高。
主要是充分利用。
适用于要求能量放大,对波形失真无要求的应用。
三、设计考虑:
1.消除端面反馈原因:
自激振荡增益下降办法:
放大器两个端面磨成一定角度。
2.级间隔离原因:
超辐射影响振荡级的稳定性降低放大器的性能办法:
级间隔离:
只允许单方向的光通过。
磁光隔离。
电光隔离。
菲涅尔菱体隔离。
3.级间匹配能级匹配。
孔径匹配。
泵浦匹配。
4.消除不均匀的影响原因:
光泵不均匀粒子反转和折射率不均匀造成光束的方向性差,波形畸变。
办法:
做成片状,多根棒,多灯泵浦的激光器。
四、其他放大技术:
1.双程和多程放大技术采取一定是信号多次通过放大介质进行放大,然后输出。
可以充分利用增益介质的反转粒子数,提高输出能量/功率。
2.再生放大技术超辐外注入式再生放大自注入式再生放大,大肠癌治疗进展,发病情况的变化,发病率趋上升美国占恶性肿瘤的第二位,上海第三位年龄趋向老龄化70年代中位年龄50岁,90年代65岁部位趋向近侧结肠,20年结肠癌分布变化,6170年7180年升结肠9%19%横结肠8%18%降结肠12%8%乙
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