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第三章固体激光器第三节固体激光器的泵浦系统固体激光器工作物质是绝缘晶体,一般采用光泵浦激励泵浦激光器使用光源的主要目的是将电能有效地转换成辐射能,并在给定的光谱带上产生高的辐射通量。最有效的激光泵浦灯将使激光材料在激发荧光的波长上产生最大的发射,而在有效吸收带之外的所有光谱范围内产生最小的发射最常用的泵浦光源有:惰性气体放电灯(灯内充入氙山、氪等惰性气体)、金属蒸气灯(灯内充入***、钠、饵等金属蒸气)、卤化物灯(碘钨灯、镊钨灯等)、半导体激光器、日光泵(用聚光镜将日光会聚到激光棒中)一、光泵浦*典型应用举例:空间通信领域的Nd:YAG激光器:可以采用碱金属灯、半导体极管和太阳能泵浦系统。空间技术:日光泵适用脉冲Nd:YAG激光器、红宝石激光器和钕玻璃激光器:都是用脉冲氙灯泵浦。因为脉冲氙灯的辐射强度和辐射效率较其他灯都高。低能量泵浦的、小能量连续的Nd:YAG激光器:有时是采用充氪的直管闪光灯泵浦,因为氪灯在低电流密度下工作时,其辐射光谱与Nd:YAG泵浦吸收带相匹配。功率小于1OW的连续Nd:YAG器件中:碘钨灯使用简单、方便,因为它用220V电压即可。连续工作的红宝石激光器:常用高压***弧灯,因为它是在红宝石吸收带具有足够亮度用以产生激光作用的唯一泵浦源。小型掺钕激光器:***化镓半导体激光器体积小,产生的激光又与掺钕工作物质吸收谱相匹配*各种泵浦光源中,以惰性气体放电灯应用最普遍。1、有很高的发光效率2、辐射的光谱特性应与激光工作物质的吸收光谱相匹配.*二、泵浦光源满足两个基本条件灯泵浦系统聚光腔灯泵*三、惰性气体放电灯的分类与结构放电灯灯 管电 级充入气体(1)分类脉冲灯、连续灯脉冲氙灯:工作与较高电流密度下,以连续光谱为主连续氪灯:电流密度较低,以线状光谱为主。直管式、螺旋式管壁:灯管用机械强度高、耐高温、透光性能好的石英玻璃制成。(石英管)优点:耐高温、耐冲击、耐强电流:电流密度>104A/cm2,高透过率:白光的吸收系数<:紫外光的高透过率,破坏工作物质,出现色心。通过在石英中掺铈(Ce),铕(Eu)转换紫外光为可见光。(2)结构*管壁电极接头气体电极:用高熔点、高电子发射率,不易溅射的金属材料制成。高功率灯的电极要设计成水冷结构,材料:钨—高熔点(3640°),(~2%的氧化钍ThO2)—,单电流大时易损坏,用于连续灯。平圆头用于脉冲灯。密封接头过渡玻璃石英的线膨胀系数5×10-7℃-1钍钨的线膨胀系数46×10-7℃-1焊封*四、惰性气体放电灯的辐射特性连续弧光灯:灯管内惰性气体可以工作在比较稳定的弧光放电状态脉冲灯:灯管内气体工作在一个随时间急剧变化的放电过程中,发光犹如闪电,又称闪光灯。1、放电过程:脉冲灯的伏安特性曲线触发段负阻段类稳放电段消电离段*连续灯的伏安特性曲线脉冲灯的光输出波形*2、惰性气体灯的输出特性及效率惰性气体灯的输出光谱气体灯的光辐射由强烈加宽的线状光谱和连续谱叠加而成。线状光谱对应于受激原子或离子从激发态向基态的辐射跃迁。高温下的碰撞,使特征谱线强烈加宽。连续谱对应于自由电子和正离子的空间复合及电子、离子碰撞而产生的韧致辐射。 *