染料Q开关激光测距实验

激光测距是激光技术最早、最成熟的应用项目,但目前国内的激光测距机普遍都采用电光Q开关或转镜Q开关。染料Q开关与这两种Q开关相比,有它突出的优点,如激光咏冲宽度窄,峰值功率高(与转镜Q开关比较),结构简单,不需要任何驱动电源,因而不产生电干扰,工作稳定可靠,低温性能好(与电光Q开关比较),成本低,等等。     

近红外波段激光调Q染料的结构与性质分析

在相当长的时间里,激光器调 Q 都是用电光或转镜 Q 开关.1965年,开始研究利用可饱和性染料的非线性吸收特性在激光器内实现 Q突变.相继合成出供红宝石激光器使用的花青类染料、钕激光器使用的碳花青染料和(口恶)英鎓盐类染料,它们的共同缺点是工作寿命太短.1980年,我们鉴定了 BDN 染料[双(4-二甲氨基苯-苯乙二硫酮)-镍]染料片,为我国 Nd~(3+):YAG 激光测距仪提供了关键元件。BND 染料的最大优点是光化稳定性好,工作寿命长。     

自Q开关钕玻璃激光器

Q开关使激光技术发生了一次飞跃。峰值功率提高了几个数量级,从而为广泛的应用提供了有力的手段。目前所采用的调Q技术,如转镜、电光开关、饱和染料等方法,虽然都有各自的优点,但共同的缺点则是使结构复杂、使用不便。如果腔内不放任何附加元件,只改变激光器自身特性实现调Q,既简化了结构又降低了成本。在条件不完备的情况下,无疑是有一定意义的。自Q开关就是这样一种装置。     

染料调Q技术原理

自激光技术发展以来,已经实用的调Q技术共有三种:电机转镜调Q、电光调Q、染料调Q。这三种调Q装置的原理结构示于图1。     

致冷的激光器Q开关

美国专利No.4,191,931介绍了在高重复频率固体激光器上使用的染料Q开关的冷却装置,同时简单地介绍了染料Q开关膜层涂镀方法。这种Q开关与通常使用的机械和电光Q开关相比,大大减少了元件数量,简化了制作方法。     

六角形单块铌酸锂电光Q开关

一 单块双45°电光Q开关虽然有很多优点,特别是它能自然光调制,对中小型激光功率器件的应用很方便,但它还存在一些缺点,需要完善提高,这种Q开关中o光、e光分离角较大,造成了消光比低。对石榴石等高增益工作物质往往因消光比低而“关不死”。对铌酸锂双45°单块电光Q开关,实际应用中大多采用偏光瞬时加电压工作方式,这样工作电压比退电压方式高二倍,特别是效率降低约一倍,不能充分发挥单块Q开关自然光调制、效率高等优点。本文介绍的六角形单块电光Q开关克服了这些缺点,保留了它的优点。     

固体激光高重复率电光Q开关研究

对光学晶体的电光效应进行了深入地分析,应用谐振腔原理研制出折叠循环腔式高重复率电光开关.在电光晶体上施加小振幅的调制电压,可获得高重复率窄脉冲光信号,调制频率可达到60～100 MHz.这种电光开关可应用于电光Q开关、电光调制器、计数器等.     

全固态激光器14 kHz Q脉冲实验研究

在激光二极管抽运固体激光器(DPSSL)中设计一种由无刷电机驱动,采用棱镜作为旋转反射镜的转镜Q开关。设计了20只棱镜的转盘,获得重复频率14.3 kHz的激光脉冲,实现了千赫兹高重复频率大功率关断能力的Q开关技术。在逐步提高转镜转速来缩短Q开关时间的实验中,激光脉冲序列相应递减,当棱镜转镜转速为4.3×104r/min时,获得脉宽89 ns,重复频率14.3 kHz的1064 nm高重复频率脉冲输出。当输入功率为795 W时,获得平均功率100 W脉冲输出,电-光转换效率为12.5%,峰值功率达到78.3 kW。实验结果说明,棱镜转镜Q开关是实现全固态激光器千赫兹Q脉冲输出的可行技术途径之一。     

电光快速调谐红宝石激光器波长特性的理论分析

从速率方程出发对电光快速调谐红宝石激光器在染料调Q下光子密度谱演变的动力学过程作了数值计算,分析了染料Q开关、共振选频器等对于波长特性的影响.特别是染料开关在选单模和压缩线宽起重要作用.     

高重复频率电光调Q全固态激光器研究进展

高重复频率窄脉宽全固态激光器在激光加工领域以及空间激光通信、激光雷达、激光测距等空间应用领域都具有巨大的市场需求和广阔的应用前景.利用电光调Q方式可以获得窄脉宽、大能量激光脉冲输出,且具有良好的稳定性.近年来,随着新型电光晶体的出现,电光调Q开关的工作重复频率得到了显著的提高.主要综述高重复频率电光调Q全固态激光器在高速Q开关性能及激光输出方面的研究进展,并简要报道了研究小组在该研究领域取得的最新实验结果.     

电光Q开关

利用电光效应实现的Q开关叫电光Q开关。将一起偏器和普克尔盒(或克尔盒)放在激活介质与全反射镜之间,在普克尔盒上加上一个适当的偏置电压,它使透过的光的偏振面转动45°,当反射镜将这光反射而再次通过普克尔盒时,偏振面又转动45°,这时光就不能通过起偏器,所以腔内Q值很低,当普克尔盒的偏置电压被高速切断时,腔内Q值突然上升就产生巨脉冲激光输出。电光开关必须与泵浦同步。电光开关速度高,开关时刻可精确控制,但开关性能受电光晶体的品种和质量影响很大。     

高效风冷小型化电光调Q—Nd：Ce：YAG激光器

本文通过对闪光灯泵浦铌酸锂晶体电光Q开关Nd:YAG激光器的理论分析,总结了影响其输出效率的因素,提出了改进激光器设计,提高效率和可靠性的方法,在此基础上,介绍一种高效,小型化凤冷,电光调Q－Nd:YAG激光器的设计方法和试验结果：其动态输出效率达1．4－2．0％,且体积小,可靠性高,适应现代工程的需要。     

转镜和可饱和吸收体并用的CO2 Q开关激光器

CO2激光器的Q开关法,除了通常的转镜Q开关和在共振腔中插入机械遮光器的Q开关外,还有使用对振荡波段具有可饱和吸收的气体的被动Q开关等。在产生近红外波段的强光脉冲的同时,它们为CO2激光的动态性能提供了许多知识。     

受抑全内反射激光Q开关

本文简述一种新型激光Q开关——受抑全内反射Q开关，详细介绍了这种Q开关的工作原理和结构，给出了这种Q开关用于Nd3^＋：YAG激光器的实验结果，并与LiNbO3电光Q开关和BDN染料Q开关进行了比较。用受抑全内反射Q开关调Q的Nd^3＋；YAG激光器在输入能量为6．4焦尔时，得到激光单脉冲能量为73．7毫焦尔，全效率达到1．1％以上，激光脉冲宽度（1/e）为15-20毫微秒。     

偏振输出的激光谐振腔

在巨脉冲激光器中,若从输出激光的偏振性来分类的话,可以分为非偏振光输出和偏振光输出两大类:发展较早的电机转镜调Q巨脉冲激光器和近几年发展起来的小型染料调Q巨脉冲激光器的输出激光,是非偏振的;而典型的带起偏器的普克尔盒电光调Q激光器则输出偏振光。     

振动Q开关

对掺钕钇铝石榴石激光器来讲,可以采用好几种Q幵关方法,但每种方法都有其严重的缺点,转镜经短期应用后,其机械性能衰退。声-光与电光开关不能满足高功率钇铝石榴石的要求,这是由于使用声-光开关时调制度不够,使用电-光开关时激光偏振漂移的缘故。美帝联合碳化物公司科达分部描述了一种解决的办法:用电磁驱动的、转动振动的开关。     

高平均功率热补偿电光开关

慨述了高平均功率激光器电光开关中产生的热光退偏和波前畸变，介绍了采用KTP和DKDP晶体热补偿电光开关的原理和技术。     

一种用于Nd:YAG激光调Q的染料及染料盒

被动染料Q开关方法使用方便;不耗费电源,不产生电磁干扰和机械振动;价格低廉;体积小,重量轻;输出性能好。这些优点对于军用款机来说是极为可贵的。然而,当时1.06微米波长所用的激光调Q染料,包括花青类都有一个最主要的缺点,即在激光和环境光照射之后不稳定,在几个脉冲后就迅速退化,有些染料甚至在五、六个脉冲以后就完全裂解。因而当时的军用激光测距机就不得不使用机械Q开关和电光Q开关。     

加电旋光晶体La3 Ga5 SiO14中光的传播方程的研究

为了更好地解决用旋光晶体制作电光Q开关中的问题,需要从理论上对光的传播方程进行研究。通过对硅酸镓镧旋光晶体中电光效应和旋光效应对光的偏振态影响的研究,推导出了处于外加电场中的旋光晶体中光的传播方程的表达式,以及透过光强的表达式,并利用几种简单的光学器件在实验上得到了很好的验证。利用光的传播方程和实验的结果,推算出硅酸镓镧晶体电光系数1γ1=2.1×10-12m/V,与以前测量的结果吻合得很好;找到了利用旋光晶体制作电光开关应该满足的条件,给出了一种制作方法,在实验上得到了很好的实现,从而证实了旋光晶体作为电光开关材料的可行性。     

二○九所研制成1.06微米激光器使用的新型调Q染料

最近二○九所制备出一种用作1.06微米波长激光调Q的新型染料:二一(4-二甲基氨基二硫代二苯乙二酮)镍,简称BDN。BDN可以以密封液体染料盒及固体染料膜片两种型式作为Nd:YAG激光器的被动Q开关。BDN超过以往的调Q染料的主要优点是:可以长期使用而不退化变质、输出激光脉冲性能稳定、效率高等。