考虑到固体激光器的应用特点,只介绍它的脉冲特性和转换效率。
1. 固体激光器的激光脉冲特性
脉冲激光器工作在非连续输出的非稳态,其工作过程不能用2.2节中给出的稳态速率方程描述。一般的脉冲固体激光器产生的激光脉冲是由一连串不规则振荡的短脉冲(或称尖峰)组成的,各个短脉冲的持续时间约为(0.1~1)m,各短脉冲之间的间隔约为(5~10) s。泵浦光愈强,短脉冲数目愈多,其包络峰值并不增加。第4章中讨论过的调Q技术和锁模技术能够改变这种特性,产生巨脉冲或超短光脉冲,这里不再重复。
2.转换效率
固体激光器运转时,转换效率低是它的最突出的问题之一。在实际工作中,固体激光器的转换效率常用总体效率ηt衡量。总体效率定义为激光输出与泵浦灯的电输入之比。对于连续激光器(用功率描述)和脉冲激光器(用能量描述)分别表示为
(1)#p#分页标题#e#
式中Pout和Pin分别为输出和输入功率,Eout和Ein分别为输出和输入能量,Pth和Eth分别为阈值功率和能量,Vp和V21分别为激活离子吸收的光频率和激光频率;ηL为泵浦灯的电光转换效率,ηc为聚光腔的聚光效率,ηab为激活离子的吸收效率,η1为激活离子由激发态E3向激光上能级E2跃迁的量子效率,ηcou为输出耦合效率。通常,红宝石激光器的总体效率为(0.5#p#分页标题#e#~1)%左右, YAG激光器的总体效率可以做到(1~2)%,在最好的情况下,可接近3%。
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