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第二章固體激光器鄭義E-mail:yizheng@Tel:51685217Mobile13366993100北京交通大學激光研究所，2008目錄§2.1激光器的基本結構§2.2激光工作物質(固體材料)§2.3泵浦光源§2.4泵浦腔和光耦合器件§2.5激光器實例§2.1激光器的基本結構早期固體激光器Nd:YAG激光器進出水管Nd:YAG棒閃光燈QUANTARAYND:YAGLASERS工作物質激勵源諧振腔一、激光器的基本組成激光器的組成：工作物質+諧振腔+激勵源工作物質是激光器的核心Ti:Al2O3光譜圖激勵源——泵浦的概念

泵浦就是由外界能量激勵實現粒子數反轉提供能量三能級結構Cr:Al2O3

紅寶石吸收譜四能級結構Nd:YAG能級結構諧振腔能量／功率反饋軸向選模小結工作物質是核心激勵源：實現粒子數反轉諧振腔：正反饋+選模激光器的分類根據工作物質的形態分類：固體激光器、液體激光器、氣體激光器、準分子激光器、染料激光器、半導體激光器、光纖激光器、自由電子激光器等根據運轉方式分類：連續激光器、脈沖激光器（電光調Q激光器、聲光調Q激光器等）、鎖模激光器等

激勵源諧振腔工作物質工作物質＋泵浦系統＋諧振腔CW1kWQ-CW2.5kWQ-CW8kWLD結構LD激光的缺點:光斑質量差以激光筆放大擴束為例演示半導體激光器（LD）的優缺點優點：效率高（大于50%)、壽命長(連續1~2萬小時）、體積小、重量輕；尤其是可以直接電調制，適于作光纖通信光源缺點：光束質量差。Mira-900DTi:Al2O3LaserMicra腔內Mira-900D光路設計全固態激光器：以半導體激光器為泵浦源的固體激光器。OutputBeamLBODoublingCrystalDiodePumpFromProLiteDiodePumpFromProLteNd:YVO4GainMediumCoherentDPL532nm激光器全固態激光器的優點：效率高（>30%）、（功率和頻率）穩定性高、光束質量好、壽命長、結構緊湊、體積小、重量輕等二、激光模式概念方形腔鏡的激光振幅和相位的分布情況圓形腔的激光振幅和相位的分布情況橫模方形鏡共焦腔的強度花樣圓形鏡共焦腔的強度花樣橫模縱模振幅A強度I諧振腔頻率方形穩定球面腔的諧振頻率注：η為折射率；c為真空中的光速；m,n,q分別為x,y,z坐標軸的下標，正整數；L為諧振腔幾何長度；R1和R2分別為腔鏡的曲率半徑；g1和g2為球面鏡的幾何參數。補充有關一般球面鏡腔的諧振頻率的簡并性問題，詳見清華大學周炳琨等編《激光原理》，國防工業出版社，1980年第一版，P331圓形穩定球面腔的諧振頻率

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