⑤储能方式:
PRM工作物质(激活介质)储能,PTM谐振腔内光子储能。
Homework3:
1.Theoscillationlinewidth(震荡线宽)ofamode-lockedlaseris∆λ=40nmatFWHM.Thecavitylength(腔长)ofthislaseris1.87m.Thelaseroutputslaserpulsesatacenterwavelengthof(中心波长)
0=800nmwithanaveragepower(平均功率)of1W.
(1)Pleasecalculatetheperiodoftheoutputpulsetrain(脉冲序列周期),thepulsewidth(脉冲宽度)andthepeakpowerofasinglepulse(单脉冲峰值功率).
(2)Usingactivemode-lockingbyacouto-opticalmodulationandassumingthemodulationoftheelectricfieldappliedo,pleasefindthevalueofwm.
(Hint:
forGaussianpulsestheproductbetweenthepulsewidthandfrequencybandwidthisaconstantof0.441)
2.Theoutputpulseintensityofamode-lockedlasercanbeexpressedas:
锁模激光脉冲强度
WhereE0denotestheamplitudeoftheelectricfieldofeachlockedlongitudinalmode,assumingthatalllongitudinalmodeshaveequalamplitudes,Nisthenumberoflockedmodes,DfandDwarethefrequency-andphase-differencebetweeneachtwoadjacentmodes,respectively.Thevariationofthepulseintensitywithtimeisdepictedinthefigurewithtpdenotethepulsewidth,Ldenotethecavitylength,andcdenotethevelocityoflightinvacuum.
Pleaseshowthatthepulsewidthcanbeevaluatedby:
tp=2L/Nc
3.Pleasedescribetheformationprocessoftheultrashortpulsesinpassivemode-lockingusingsaturableabsorbers(可饱和吸收体、被动锁模).
线性放大阶段:
初始的激光脉冲具有荧光带宽的光谱含量,脉冲总量很大。
光脉冲通过染料可饱和吸收体时,对强脉冲吸收少,对弱脉冲吸收大。
光脉冲通过工作物质时,产生线性放大,自然选模。
非线性吸收阶段:
激光强脉冲使饱和吸收体呈现非线性吸收,即吸收体对强脉冲透明,强脉冲经过工作物质后增强,弱脉冲经染料吸收体而抑制
非线性放大阶段:
由于粒子反转数的消耗,使得强激光脉冲经过激光物质时,前沿和中心部分得到放大,后沿得不到放大,再当脉冲通过饱和吸收体时,后沿被吸收,脉冲变窄。
第五章作业:
1.说明选单模(横、纵)的意义和作用,给出几种选单横模、单纵模的方法。
意义:
对激光谐振腔的模式进行选择,可进一步提高光束质量。
横模选择方法:
(1)改变谐振腔的结构和参数:
使各模衍射损耗有较大的区别。
(2)腔内插入附加的选模元件:
小孔光阑,棱镜,光栅等。
纵模选择方法:
①色散棱镜法:
在腔内插入色散棱镜②光栅法:
光栅可代替棱镜(3)F-P标准具法④复合腔法;⑤环形行波腔;⑥利用Q开关
2.Nd玻璃激光工作物质,其荧光线宽为24.0nm,折射率1.50,若用短腔选单纵模,腔长应为多少?
(Nd玻璃激光器的工作波长为1.06um,假设激光工作物质充满腔长)。
答案:
1.56×10-5m
3.激光器的增益线宽为1500MHz,能有多少纵模存在?
答案:
2个
4.第2题中,若在腔中插入一个F-P腔选单纵模,F-P腔的腔长为多少?
答案:
23.4μm
第六章作业:
1。
讨论提高倍频效率的方法。
(1)满足k1+k2=k3,使△k=0,达到匹配;
(2)增加非线性系数deff;(3)适当增加L;(4)增加基频光强I1(0)。
2。
试述实现倍频过程的相位匹配条件,并解释角度相位匹配的条件。
△k=k2w-kw=0→n1=n2
(1)两束基频光k1、k2和倍频光k3,使其满足k3=k1+k2;
(2)对于非线性晶体,找到合适的入射角满足△k=0,实现相位匹配。
3。
波长1.06微米的激光倍频实验中,采用BBO晶体做倍频晶体,折射率no1=1.655,ne1=1.539,no2=1.674,ne2=1.555,试求O+O->e相位匹配时的相位匹配角。
例题:
定量的估算一下环境温度变化对相位差的影响程度。
实验表明KDP的折射率温度系数
该温度系数虽小,但对位相差确有很大影响。
设晶体长3cm,入射光波长600nm,温度变化1C时,引起的相位差是多少?
解:
当变化1度时,
电光效应:
调制晶体在外加电场作用下,其折射率发生变化,当光波通过介质时,传输特性受到影响而改变。
电光调制能实现对光波的相位、频率、偏振态、强度等的控制,并已有光调制器件、光偏转器、光滤波器。
电光调制:
利用晶体的电光效应,沿晶体某一方向施加外电场,使晶体内部折射率发生变化,从而使经过晶体的光传播特性发生变化。
电光效应分类:
(1)线性电光效应(pockels效应)
(2)二次电光效应(kerr效应)
一次电光效应分为纵向、横向电光效应。
纵向电光效应:
光波矢方向与外加电场方向一致。
(考)
横向电光效应:
光波矢方向与外加电场方向垂直。
纵向电光效应:
,当
,称为半波电压。
横向电光效应:
光偏振状态变化:
(1)晶体不加电压,
,通过晶体后的合成光仍是线偏振光,且与入射光的偏振方向一致。
该晶体相当于“全波片”。
(2)晶体加电压
,
,合成光变为一个圆偏振光,相当于“1/4波片”。
(3)晶体加电压
,
,是合成光为线偏振光,而偏振方向相对于入射光旋转了2θ角,相当于“半波片”。
电光强度调制:
输出光强度,
假设电压为交变电压
,
模式色散:
不同模式之间的传输常数不同,占主要成分。
材料色散:
材料的折射率对波长不是常数,光传输的速度不同
波导色散:
光脉冲具有一定的谱线宽度,传输模的传输系数随光频改变。
磁光效应:
当某些物质外加磁场时,这种物体对外显现出磁性;当光波通过这种磁化物体时,其传播特性发生变化,这种现象称为磁光效应。
法拉第旋转效应:
当一束线偏振光在外加磁场的作用下的介质中传播时,其偏振方向发生旋转。
塞曼效应:
(1)位置的优越性一个发光原子系统置于磁场中,其原子谱线在磁场的作用下发生分裂,此现象为塞曼效应。
兰姆下陷:
由于增益介质的增益饱和,在激光器输出功率P和频率的关系曲线上,在中心频率处输出功率出现凹陷,这种现象称为兰姆下陷。
兰姆凹陷稳频原理:
(三)大学生购买消费DIY手工艺品的特点分析
实质:
以谱线中心频率v0作为参考标准,当激光震荡频率偏离v0时,即输出一误差信号,通过电子伺服系统鉴别出偏离频率的大小和方向,输出一直流电压调节压电陶瓷的伸缩来控制腔长,从而把激光震荡频率自动地锁定在兰姆凹陷中心处。
附件
(二):
调查问卷设计
模色散:
不同模式之间的传输常数不同,占主要成分。
材料色散:
材料的折射率对波长不是常数,光传输的速度不同
与此同时,上海市工商行政管理局也对大学生创业采取了政策倾斜:
凡高校毕业生从事个体经营的,自批准经营日起,1年内免交登记注册费、个体户管理费、集贸市场管理费、经济合同鉴证费、经济合同示范文本工本费等,但此项优惠不适用于建筑、娱乐和广告等行业。
波导色散:
光脉冲具有一定的谱线宽度,传输模的传输系数随光频改变。
根据调查资料分析:
大学生的消费购买能力还是有限的,为此DIY手工艺品的消费不能高,这才有广阔的市场。
稳频定义:
(书上为倒数形式)
附件
(二):
倍频效率:
1.主动锁模(ns):
采用的是周期性调制谐振腔参量的方法。
如电光调Q,声光调Q,…..
2.被动锁模(ps):
是采用可饱和吸收体改变激光脉冲过程的方法。
3.
4.功能性手工艺品。
不同的玉石具有不同的功效,比如石榴石可以促进血液循环,改善风湿和关节炎;白水晶则可以增强记忆力;茶晶能够帮助镇定情绪,缓解失眠、头昏等症状。
顾客可以根据自己的需要和喜好自行搭配,每一件都独一无二、与众不同。
主+被动锁模(ps):
在谐振腔内插入周期性调制元件和可饱和吸收体。
5.同步泵浦锁模(fs):
采用一台已经锁模的激光器泵浦另一台激光器。
6.
7.PS:
消费者分析自锁模(fs):
是依靠激光器自身的激活介质的非线性效应。
(三)大学生购买消费DIY手工艺品的特点分析
光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器,属于第三代激光器。
(高峰值功率、窄脉宽、高重复频率、散热好、易集成)
光纤传输条件:
全反射条件、相干加强条件。
他们的成功秘诀在于“连锁”二字。
凭借“连锁”,他们在女孩们所喜欢的小玩意上玩出了大名堂。
小店连锁,优势明显,主要有:
激光器条件:
粒子数反转、光学谐振腔建立稳定震荡。
(增益介质、谐振腔、泵浦)