固体激光调-Q-技术与应用综合实验
GCS-YAG 固体激光调 Q 技术与应用综合实验

固体激光器是各类激光器中最早获得激光输出的一种,发展非常迅速。固体激光器的特点是有较大的输出功率 和紧凑的结构,机械强度也较大,因此在工农业和军事上得到广泛的应用。例如在工业上用来打孔,切割、焊接等加工, 医学上用来作视网膜焊接,在军事上则利用强大的激光脉冲来测距和定向
◆ 知识点:
谐振腔调整、泵浦(抽运)、固体激光器输出特性、电光调 Q、激光倍频、相位匹配角、功率密度、激光能量
◆ 涉及课程:
激光原理与技术、光电子学、激光光学
◆ 实验内容:
·灯泵固体激光器谐振腔设计与调整
·灯泵固体激光器输出特性研究与电 - 功曲线测量
·电光调制特性研究与调 Q 输出参数测量(脉宽及输出能量测量)
·激光腔外倍频输出研究
◆ 实验原理:
本实验为典型的激光原理与技术综合实验,其内容覆盖了构造固体激光器、谐振腔调整、激光器输出特性研究、 电光调 Q、激光倍频等多个知识点,内容丰富,训练全面,系统接近实际应用。既适合于教学研究,又可作为理论 和实践相结合的设计性实验。
本实验采用闪光灯侧面泵浦 YAG 方式,通过谐振腔稳定性设计,产生 1064nm 激光输出,可进行激光器输出特 性的测量。
利用晶体的电光效应制成 Q 开关,采用带起偏器的电光调 Q,产生峰值功率高、脉冲宽度窄的单脉冲激光。同 时采用腔外倍频技术,在动态、静态情况下输出 532nm 激光。
◆ 原理示意图:

激光谐振腔调整及倍频原理示意图
◆ 效果图:
调 Q 输出激光光斑 调 Q 脉宽测量效果图
◆ 技术指标:
·光轴指示激光:650nm,2.5mW,四维可调;
·激光波长:YAG 输出 1064nm,倍频 532nm;
·最大输出能量: 900mJ(1064nm,静态 ) 200mJ(1064nm,动态 ) ;
·光束发散角:≤5mrad;
·数字触摸屏激光电源:液晶 7 寸显示屏,界面包含放电设置、工作参数、Q 参数设置、系统设置等模块;充电电 压 1000V(最高),输出平均功率 1kW,放电频率 1-10 可调,可外触发 EXT 设置;放电脉宽 200μs,晶体高 压 1-5000V,调 Q 延时 180μs(50-300μs 可调)体积:360mm×370mm×180mm;
·调 Q 方式: 电光调 Q,1 ~ 5KV( 可调 ),KD*P 晶体,四分之一电压 3400V,三维精密可调(含精密旋转架);
·聚光腔:外部预留循环水接口,内部椭圆腔设计,聚四氟反射面,激光晶体:Nd:YAG,Ф7*110mm,氙灯泵浦;
·输出激光脉冲宽度:20ns 左右;
·激光输出镜:Ф20mm T=80%、60%、40%@1064nm 三种透过率;
·激光能量计:光谱范围 0.19μm~11μm,对应四档量程 19.9mJ、199.9mJ、1.999J、19.99J,最小分辨率 10μJ;
·快速光电探测器:上升时间 0.5ns@Vp-p, 测量波长范围 850-1700nm,响应度 0.00094mV/uW,靶面直径 0.075mm, 耦合方式 DC 耦合,12V 积层电池供电;
·开合式激光安全防护机箱:外形尺寸 850*300*230mm,光、电隔离分舱设计,外表面黄色烤漆美观处理,内表面 黑色吸光漆面处理;
·激光防护镜:防护波段 1064&532nm,光密度 OD5+,可见光透过率 12%;
·精密光学导轨承载系统:600mm(长)×100mm(宽),适用于 GCM 系列机械调整部件,中心高 50mm;
·精密机械调整架:角度精度 ±4′,分辨率 0.005mm,调节机构保证等双轴等高,横向偏差 1′,纵向偏差 1′;
·光学元件:BK7 A 级精密退火材料,焦距 ±2%,直径 -0.2mm,中心偏差 3′,光圈 1-5;局部误差 0.2-0.5,面 粗糙度 60/40(Scratch/Dig),氟化镁增透膜镀膜,有效孔径 90%;
◆ 设备成套性:
开关型脉冲激光电源、辅助激光器组件、激光器谐振腔系统组件、激光能量计组件、冷却循环水箱
◆ 必备设备:
示波器
◆ 选配清单:
光学平台、光学清洁箱、实验设备展板
◆ 建议课时:
5 课时
固体激光调 Q 和频套件(选配)
经过和频输出的激光输出波段在紫外区(10nm~400nm),它使用固体激光材料做为工作物质,在光数据储存、 光刻技术、光盘控制、微加工、大气探测、微电子学、光化学、光生物学以及医疗等领域有广泛的应用。
◆ 知识点:
·紫外激光器、和频效应
◆ 实验内容:
紫外和频 355nm 激光调试及研究
◆ 实验原理:
在固体激光器电光调 Q 后,先采用腔外倍频的方式对基频光进行倍频,之将倍频光和基频光一同入射到和频晶 体中进行和频,可产生 355nm 的三倍频激光。
◆ 原理示意图:

355nm 激光
紫外激光和频原理示意图
◆ 技术指标:
·和频晶体:LBO 3*3*10,四维可调;
·紫外二相色输出系统:Φ12.7,355nm 高反,532nm1064nm 高透;
◆ 设备成套性:
LBO 晶体、分色输出组件、讲义资料
◆ 选配清单:
光学平台、光学清洁箱、光学存储干燥箱、实验设备展板
◆ 建议课时:
2 课时

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