1、调 Q技术应用第一节 概述5.1.1 固体激光器的输出特性弛豫振荡的形成 （ n &Nl 的瞬态变化） t1- t2 泵浦激励使 n增加的速率 受激辐射使 n减小的速率泵浦能量低于阈值泵浦能量高于阈值 t2- t3 受激辐射使 Nl 急剧上升 nn极大 t3- t4 受激辐射使 n t5 又开始第二个脉冲的建立过程，在整个脉冲泵浦过程中，这种过程反复发生，造成输出激光的一连串尖峰结构。Nl极大n极小Nl极小5.1.2 调 Q的基本原理2调节 Q值的途径 一般采取 改变腔内损耗 的办法来调节腔内的 Q值。1. 谐振腔品质因数 Q的定义：为腔内储存的总能量， P为单位时间损耗的能量谐振腔的损耗越小
2、，品质因数越高。谐振腔光程长阈值反转粒子数密度增益介质几何长度真空光速3调 Q的过程 (1)能量存储过程谐振腔处于 低 Q值（高损耗）状态 ，当光泵的能量被激光介质吸收后，上能级粒子数不断积累，由于阈值太高不能起振， 粒子数反转达到最大值 ，若 Q开关一直不打开，反转粒子数在泵浦和上能级寿命的双重作用下达到稳态值。该过程的基本特点是：泵浦能量存储在激光上能级上。能量存储过程(2)激光产生与输出过程 在 t0时刻， 损耗突然下降 ， Q值升高，振荡阈值随之下降，通常满足 nint， 因此，受激辐射增强非常迅速， 激光快速建立 ，增益介质中存储的能量在极短的时间内转变为激光的能量， 产生一个峰值功
3、率很高的窄脉冲。激光产生过程5.1.3 实现调 Q对激光器的基本要求（ 1）工作物质在强泵浦下工作，因此 抗损伤阈值要高 。并且上能级寿命 2较长 ，使得储能很高。稳态时（ 2）泵浦速度应尽量快，以减小自发辐射的损耗，在低重复频率调 Q激光器中，为得到足够多的粒子数反转， 通常取泵浦的持续时间约等于或小于上能级寿命 。（ 3） 谐振腔的 Q值改变要快，一般应小于建立激光振荡的时间，如果 Q开关时间太慢，会使脉冲变宽，甚至产生多脉冲现象。第二节 调 Q激光器的基本理论 5.2.1 调 Q的速率方程1.三能级系统速率方程速率方程是调 Q激光器的基本理论假设条件 ： (1) g1=g2；(2)增益介质长度等于腔长，设为 l，模式体积设为 V；(3)Q突变过程中，忽略泵浦和自发辐射过程。n3=0w13S32A21 S21 w21 w12E1E2E3忽略泵浦和自发辐射过程，取 g1=g2：光子数密度，和教材一致根据：左式即教材 5.2-4式，为 三能级调 Q激光振荡的速率方程。注意：教材中 =1/R，表示单位时间的损耗。2. 四能级系统速率方程类似推导得到： w03S32S21 A21 W21E3E2E1E0S10n3=0n1=0
