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氙灯泵浦的Nd_YAG激光器时间响应特性分析

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氙灯泵浦的Nd_YAG激光器时间响应特性分析氙灯泵浦的Nd_YAG激光器时间响应特性分析 J ournal of Shando ng Univer sity of Science and Te chnolo gy Vol. 26 No . 1 第 26 卷 第 1 期 87 2007 年 3 月 Mar.200 7 NaturSacl ien ce氙灯泵浦的 N d : YA G 激光器时间响应特性分析 李德华 ,周薇 ()山东科技大学 理学院 , 山东 青岛 266510 摘 要 :通过求解四能级系统速率方程 ,计算出以理想的矩型脉冲光源做为泵浦光源 ,氙灯泵...
氙灯泵浦的Nd_YAG激光器时间响应特性分析
氙灯泵浦的Nd_YAG激光器时间响应特性 J ournal of Shando ng Univer sity of Science and Te chnolo gy Vol. 26 No . 1 第 26 卷 第 1 期 87 2007 年 3 月 Mar.200 7 NaturSacl ien ce氙灯泵浦的 N d : YA G 激光器时间响应特性分析 李德华 ,周薇 ()山东科技大学 理学院 , 山东 青岛 266510 摘 要 :通过求解四能级系统速率方程 ,计算出以理想的矩型脉冲光源做为泵浦光源 ,氙灯泵浦的 N d : YA G 激光 器响应时间与光源泵浦强度成正比 。用仿真脉冲电路产生的准矩形脉冲光泵浦 N d : YA G 晶体 ,对理论分析进行 了实验验证 ,实验结果与理论计算完全吻合 。 关键词 :速率方程 ;泵浦强度 ;响应时间 () 中图分类号 :0432 . 1 文献标识码 : A 文章编号 :167223767 20070120087202 Analysis of Time Response Character istics of the Nd : YA G La ser Pumped by Xenon La mp L I De2h ua , Z HO U Wei ( )College of Science s , SU S T , Qingdao , Sha ndo ng 266510 , Chi na Abstract : Thro ugh solving t he rate equatio n of fo ur level ener gy system , t he re sult t hat t he re spo nse ti me of N d : YA G la ser p ump ed by xeno n la mp i s p ropo rtio nal to t he p ump intensit y of light so urce s i s calculated by ta king ideal recta ngula r p ul se light so urce a s p ump light so urce. The t heo retical a nalysi s i s verified wit h experiment by mea ns of N d : YA G crystal p ump ed by qua si2rectangular p ul se induced by simulated p ul se circuit . The re sult of t he exp eri ment coincides wit h t he t heo retical a nalysi s. Key words :rate equatio n , p ump intensit y , respo nse time N d : YA G 激光器从诞生至今已有四十余年 ,这并对实验中导致时间延迟的各种因素做了分析 ,得 期间 许 多 新 型 激 光 器 研 制 成 功 , 如 晶 体 N d : S2出的实验结果与理论分析完全吻合 。[ 1 ] [ 2 ] V A P和 N d : S2FA P激 光 器 等 。但 由 于 N d : 理论分析1 μYA G 激光器的倍频转换效率高 ,11 06m 附近的相 [ 4 ] 四能级系统速率方程为: 干辐射可被快速响应的探测器接收 ,810 n m 附近的 [ 3 ] d n n n 1 g 强吸收带可被 Ga Al A s 激光二极管泵浦等优点, 2 1 2σ( )= n- n计划
项目 J 04A06:半导体激光器泵浦全固体蓝光激光器的研究 . () 作者简介 :李德华 19632,男 ,山东海阳人 ,副教授 ,硕士 ,主要从事光学教学与研究 . J ournal of Shando ng Univer sity of Science and Te chnolo gy Vol. 26 No . 1 第 26 卷 第 1 期 88 2007 年 3 月 Mar.200 7 NaturSacl ien ce下能级到基态的跃迁速率都非常快 ,因此 ,可以认为倍增管转换为电信号输入示波器 ,通过示波器记录 激光信号相对于触发信号的时间延迟 ,以及激光输 全部粒子数只分 布在 基 态和 激光 的上 能 级 。假 设 出相对泵浦光强度的变化 。 n= 0 , 则 :1 ( )n= n+ n 5 tot 0 2 其中 n0 , n2 分 别为 基 态 和 激 光 上 能 级 的 粒 子 数 密 ( ) τ度 , 如果?0 , 那么 n= 0 , 因此 n = n, 则 2式可 10 1 2 写为如下形式 : 5 n n σ( )( )n = - n方案
与实验结果 实验装臵如图 1 所示 ,用 L C 仿真网络产生准 矩型电脉冲驱动氙灯发光 ,用脉冲氙灯做泵浦源泵 浦 N d : YA G 晶体 ,通过改变 L C 仿真网络的节数调 图 2 LC 仿真网络泵浦的氙灯发光及激光输出波形图 节放电回路的弛豫时间和放电强度 ,氙灯发光的时 Fig. 2 L ight of xeno n la mp p ump ed by L C simulated 间和强度也随之改变 。用激光电源的触发信号同步 net wo r k and o utp ut waves of la ser 触发示波器 ,激光和氙灯发光通过衰减片后由光电 () 下转第 90 页 Vol. 26 No . 1 第 26 卷 第 1 期 90 2007 年 3 月 Mar.20 07 ( ) ( )SS λλ- | | 11 摆脱奇异解的方法讨论4 2 y 1 奇异解的出现是干摩擦与系统刚性共同耦合作 Y = = ( S) ( S) λλ| | - m - k m - k y m - k用的结果 。摆脱奇 异解 的 重要 方法 之一 在 于通 过 2 “切向冲击”,即系统没有初始的法向相对速度 ,而在 因此下式 : 满足一定规律的条件下使得系 统速 度得 到 一个 跳 ( )S λx- 1 1 y 1断 。如何求出这个速度跳断是一个难点问题 ,本文 λ= = = X + Y 给出了接触点只有一个的情况下系统广义速度跳断 ( )S λx + y m - k m - k m - k的规律 。即当系统遇到奇异位臵时 ,系统的广义速 ( )Sλ| 度的跳断为 : x+ y 1 1 1| λM^ 1 R| | = = = X + Y -3 Δ( ) ?x q t = -?T ( )R M^ R S1 λ| x + y m - k m - k m - k| 参考文献 : 成立 。 [ 1 ]Lo t stedt P. Co ulo mb Frictio n in Two2Dimensio nal Rigid 得到关于法向约束力的线性互补性条件 :Systems[J ] . Z. a ngnew . Mat h. U . Mech . , 1981 , 61 : 6052 T X ?0 , Y ?0 , XY = 0615 . 其中 :[ 2 ] Pf eiff er F. Multi bo dy Dyna mic s wit h unilateral co ntact s ( ) ( )SS B= E - M^ 3 Ru1 [ M ] . New Yo r k :J o hn Wiley & So n , 1996 : 21291 . ( ) ( )SS B= E -M^ 3 Ru2 [ 3 ] A P Iva no v. Singula rities in The Dyna mic s of Systems wit h No n2Ideal Co nst raint s [ J ] . J . Appl . Mat h s. ΛBX - BY = 1 2 2 () Mechs. ,2003 , 67 2: 1852192 . 3 线性互补方程的解的性质 [ 4 ] W P M H Heemel s ,J M Schumacher , S Weil . L inea r 3 co mplementarit y systems[J ] . J o ur nal o n Applied Mat he2 Λ对于任意 , 当 B 是 P 矩阵时 ,上述问题有2 () matics , 2000 , 60 4:123421269 . - 1- 1ΛΛλλ唯一解 , 且唯一解是 = B 或 = - B ; 当 1 2 2 2 [ 5 ] Ber na r d B ro giato . No nsmoo t h Mecha nic s —Mo del s , Dy2 3 ΛB 不是 P 矩阵时 ,对于某些 ,关于求解法向约束 2 na mic s a nd Co nt rol [ M ] . Lo ndo n : Sp ringer , 1999 : 1732 ( 力的动 力 学 的 正 问 题 有 多 解 或 无 解 的 情 况 奇 异 254 . ) 解。其中 : ( ) ( ) ( ) ( ) - 1 SSSS 3 - 1 ) (+ M^ R u )( E 3 B = B 1 B2 = E - M^ 3 R u ()上接第 88 页 参考文献 :收泵浦光能量从基态跃迁到激发态的过程中 ,一些 [ 1 ]王青圃 ,赵圣之 , 张行愚 , 等 . 氙 灯 泵 浦 新 型 晶 体 N dS - 激发态的原子自发辐射跃迁到基态 ,当基态原子向 () FA P 的激光特性 [J ] . 光学学报 ,1996 ,16 5:7002702 . 上跃迁速率超过激发态向下的自发辐射和受激辐射 [ 2 ]赵圣之 ,王青圃 , 张行愚 , 等 . 氙灯泵浦新型晶体 Nd ?S的速率时 ,实现粒子数反转 ,激光脉冲开始形成 。上 - V A P 调 Q 激光器腔内倍频研究 [J ] . 光学学报 , 1996 ,μ述三个原因构成 50s 的时间延迟 ,因此 ,导致 N d : () 16 12:169021694 . YA G 激光器时间延迟的主要原因驱动电路的时间 [ 3 ]杨海峰 ,王茂浦 . 脉冲氙灯及泵浦性能评价 [ J ] . 激光技 延迟和有效泵浦功率不足造成的 ,如果采用激光二 () 术 , 1997 ,21 1: 62265 . 极管阵列作为泵浦源 ,将脉冲 N d : YA G 激光器的响 [ 4 ] Walter Koechner . Solid2state L a ser Engineering [ M ] . Berlin : Sp ri nger2Verlag , 1988 . μ应时间压缩到 20s 以内是完全可以实现的 。 [ 5 ]高宏文 ,孙传东 ,陈智 ,等 . 灯泵浦激光器输出激光稳定性 () 实验研究 [J ] . 光子学报 ,2003 ,32 11:130621307 .
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