在激光清洗机中利用调Q 和锁模技术,可以获得极高的峰值功率(10的9次方~10的12次方 W),但是这种高峰值功率激光器实际上所输出的能量往往不一定很大。激光器的输出功率或单脉冲能量,有时候不能满足需要。例如,在激光清洗时,较低的平均功率或能量会俄清洗效率很低,甚至因为达不到清洗值而无法清洗。对于单台激光器,仅仅靠地加工作物质的尺寸和提高泵浦功率,是很难大幅提高激光输出的能量或功率的,且即使提高了,输出激光的发散角会变大、激光的模式会变差,不利于实际应用在实际情况下,有的工作物质也不能做成大尺寸的,泵浦功率密度也不能太大,否则会损伤激光介质。
激光放大器的结构激光放大器一般包括振荡器和放大器,如图所示:
1)振荡级
振荡级输出的光作为放大器的输入光信号。根据实际应用的要求,选择不同的激光器,使激光器(振荡级)输出的激光特性满足应用要求。根据振荡级输出激光的脉冲宽度不同,放大器可分为三类。
①连续或长脉冲激光放大器:一般振荡级激光器输出的是连续的或长脉冲激光。上能级的粒子数消耗掉以后由泵浦及时补充这时腔内的光子数密度和工作物质的反转粒子数可以认为不随时间变化,称为稳态过程。
②短脉冲放大器:当振荡级为调 Q 激光器时,脉冲宽度约为 10的-8次方 s,由于脉冲宽度较小,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,这是非稳态过程。
③超短脉冲放大器:脉冲宽度只有 10的-12次方到10的-11次方s 量级的激光放大。
2)放大级
放大级的作用是使从振荡级输出的光信号的能量(或功率)得到放大。要实现有效的放大,放大级必须满足下面两个条件:
①振荡级和放大级的介质能级匹配。
因为放大级的光信号来自振荡级,因此两者的能级(工作物质的能级)要匹配才能得到光的放大。例如,振荡级的工作物质是红宝石,产生 694.3 nm 的光,放大器的工作物质也必须是红宝石,而不能是 YAG。
②放大介质处于粒子的反转状态。
振荡级输出的光信号进入放大级时,放大介质处于粒子数反转状态。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之间的时间差。对于不同的工作物质,振荡级与放大级之间的延迟时间是不同的。
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