固体激光器设计步骤

全固态调Q激光器的实验设计1激光器实验设计为了使毫无激光调节经验的学生能够尽快上手，实验采用简单的平凹谐振腔结构，研究激光谐振腔与可饱和吸收体对被动调Q激光输出特性的影响．实验装置如图1所示．泵浦源采用光纤耦合输出的激光二极管(Co-herent，FAPSystem)，光学系统压缩比为1．8∶1．输入镜M1是有一定曲率半径的凹面镜，一面镀有808nm的增透膜，另一面镀808nm的增透膜和1064nm的高反膜;输出镜M2是平面反射镜．激光工作物质为Nd：LuVO4晶体，尺寸为3×3×5mm3，Nd3+的掺杂浓度为0．5at．%．激光晶体两个3×3m m2的端面均镀有808nm和1064nm增透膜用以减少谐振腔的损耗．装置中，晶体用铟箔包裹并置于铜块中，铜块通过水循环和温控半导体致冷片进行致冷，晶体温度控制在20℃左右．激光晶体应尽量靠近输入镜M1放置以减小空间烧孔效应．调制元件为直径2cm左右的GaAs薄片，在1064nm处的小信号透过率T0分别为95．7%，92．6%和93．9%，靠近输出镜放置．实验激光的输出特性由功率计和示波器测量，选用带宽为500MHz的数字示波器(Tek-tronixInc．，USA)测量和记录波形情况，用MAX500AD激光功率计测量平均输出功率(Coherent，USA)．实验中先对学生讲解全固态激光器的优点以及具体用途，使学生充分认识到研究固体激光器的重要意义．然后讲解脉冲激光器的原理与分类，重点介绍实验中用到的调Q脉冲产生的原理．由于学生对于激光器的内部结构缺少直观认识，于是讲解从激光器的基本结构出发，介绍实验所需要的仪器以及具体的组建调节方法，让学生掌握探测设备(数字示波器和激光功率计)的基本原理和操作方法．2激光器参数对输出特性影响的实验设计2．1激光谐振腔稳定输出验证实验使用的是平凹腔结构．该腔型容易形成稳定的输出模，同时具有高的光光转换效率，有利于学生观察实验现象，但是腔型设计时必须考虑模式匹配和稳定输出问题．如图1所示，输入镜M1的曲率半径为Ｒ，输出镜M2的曲率半径为Ｒ'，腔长为L，则平凹腔中的g参数为。

hv21(a) 2 1 (b) 2 E 1(c) 图1、光与物质作用的吸收过程Nd ：YAG 固体激光器实验一、 实验内容与器件1、了解半导体激光器的工作原理和光电特性2、掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理和调试方法二、 实验原理概述1. 激光产生原理光与物质的相互作用可以归结为光与原子的相互作用，有三种过程：吸收、自发辐射和受激辐射。

如果一个原子，开始处于基态，在没有外来光子，它将保持不变，如果一个能量为hv 21的光子接近，则它吸收这个光子，处于激发态E 2。

在此过程中不是所有的光子都能被原子吸收，只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E 1-E 2时才能被吸收。

激发态寿命很短，在不受外界影响时，它们会自发地返回到基态，并放出光子。

自发辐射过程与外界作用无关，由于各个原子的辐射都是自发的、独立进行的，因而不同原子发出来的光子的发射方向和初相位是不相同的。

处于激发态的原子，在外的光子的影响下，会从高能态向低能态跃迁，并两个状态间的能量差以辐射光子的形式发射出去。

只有外来光子的能量正好为激发态与基态的能级差时，才能引起受激辐射，且受激辐射发出的光子与外来光子的频率、发射方向、偏振态和相位完全相同。

激光的产生主要依赖受激辐射过程。

激光器主要有：工作物质、谐振腔、泵浦源组成。

工作物质主要提供粒子数反转。

hv 21 2 E 1(a) E 2E 1(b)hv 21 hv 21图2、光与物质作用的受激辐射过程泵浦过程使粒子从基态E 1抽运到激发态E 3，E 3上的粒子通过无辐射跃迁（该过程粒子从高能级跃迁到低能级时能量转变为热能或晶格振动能，但不辐射光子），迅速转移到亚稳态E 2。

E 2是一个寿命较长的能级，这样处于E 2上的粒子不断积累，E 1上的粒子 又由于抽运过程而减少，从而实现E 2与E 1能级间的粒子数反转。

激光产生必须有能提供光学正反馈的谐振腔。

处于激发态的粒子由于不稳定性而自发辐射到基态，自发辐射产生的光子各个方向都有，偏离轴向的光子很快逸出腔外，只有沿轴向的光子，部分通过输出镜输出，部分被反射回工作物质，在两个反射镜间往返多次被放大，形成受激辐射的光放大即产生激光。

固体激光原理与技术综合实验半导体泵浦固体激光器（Diode-Pumped solid-state Laser，DPL），是以激光二极管（LD）代替闪光灯泵浦固体激光介质的固体激光器，具有效率高、体积小、寿命长等一系列优点，在光通信、激光雷达、激光医学、激光加工等方面有巨大应用前景，是未来固体激光器的发展方向。

本实验的目的是了解并掌握半导体泵浦固体激光器的工作原理、构成和调试技术，以及调Q、倍频等激光技术的原理和应用。

实验一半导体泵浦光源特性测量实验【实验目的】1．掌握半导体泵浦激光器的原理2．掌握半导体泵浦激光器的使用方法【实验仪器】半导体泵浦激光器、激光功率计、机械调整部件【实验原理】上世纪80年代起，生长半导体激光器（LD）技术得到了蓬勃发展，使得LD的功率和效率有了极大的提高，也极大地促进了DPSL技术的发展。

与闪光灯泵浦的固体激光器相比，DPSL的效率大大提高，体积大大减小。

在使用中，由于泵浦源LD的光束发散角较大，为使其聚焦在增益介质上，必须对泵浦光束进行光束变换（耦合）。

泵浦耦合方式主要有端面泵浦和侧面泵浦两种，其中端面泵浦方式适用于中小功率固体激光器，具有体积小、结构简单、空间模式匹配好等优点。

侧面泵浦方式主要应用于大功率激光器。

本实验采用端面泵浦方式。

端面泵浦耦合通常有直接耦合和间接耦合两种方式，如下：（图1）直接耦合：将半导体激光器的发光面紧贴增益介质，使泵浦光束在尚未发散开之前便被增益介质吸收，泵浦源和增益介质之间无光学系统，这种耦合方式称为直接耦合方式。

直接耦合方式结构紧凑，但是在实际应用中较难实现，并且容易对LD造成损伤。

间接耦合：指先将半导体激光器输出的光束进行准直、整形，再进行端面泵浦。

本实验采用间接耦合方式，间接耦合常见的方法有三种，如下：a 组合透镜系统耦合：用球面透镜组合或者柱面透镜组合进行耦合。

b 自聚焦透镜耦合：由自聚焦透镜取代组合透镜进行耦合，优点是结构简单，准直光斑的大小取决于自聚焦透镜的数值孔径。

固体激光器设计范文固体激光器是一种使用固体材料作为活性介质产生激光的装置。

它具有体积小、能耗低、寿命长、功率高、光束质量好等优点，因此在工业、医疗、科研等领域得到广泛应用。

固体激光器的设计要考虑活性介质的选择、激发源的设计、光路的设计等多个方面。

下面将详细介绍固体激光器的设计。

首先是活性介质的选择。

固体激光器的活性介质是产生激光的核心部分，它通常是含有掺杂物的固体材料。

活性介质的选择应综合考虑多个因素，包括波长范围、激光功率要求、光束质量要求等。

常用的活性介质包括Nd:YAG、Nd:YVO4、Cr:YAG等。

其中，Nd:YAG是最常用的活性介质，具有较大的抽运截面积和较高的热导率，适用于高功率输出。

其次是激发源的设计。

固体激光器的激发源通常是高功率二极管激光器。

激发源的设计要考虑其功率输出和波长选择等因素。

为了获得更高的效率和更稳定的输出，可以采用多个二极管进行并联激发。

另外，为了保证较高的光电转换效率，还可以采用功率稳定器和温度控制器对激发源进行控制。

然后是光路的设计。

固体激光器的光路设计很重要，它直接影响到激光输出的质量和功率。

光路设计要尽量减小光损耗和光束质量的损害。

常用的光路设计包括折反射光路和共焦光路。

折反射光路通过使用多个光学元件进行光路设计，可以减小光损耗。

共焦光路通过采用多个球面透镜，可以减小光束质量的损害。

最后是冷却系统的设计。

固体激光器在工作过程中会产生大量的热量，为了保证激光输出的稳定性和延长活性介质的寿命，需要设计合适的冷却系统。

常用的冷却方式有自然对流冷却和水冷却两种。

自然对流冷却适用于功率较低的激光器，而水冷却适用于功率较高的激光器。

冷却系统的设计要考虑冷却液的流量、温度控制等因素。

总之，固体激光器的设计涉及到活性介质的选择、激发源的设计、光路的设计以及冷却系统的设计等多个方面。

通过合理的设计，可以实现高效率、高功率和高质量的激光输出。

WORD文档下载可编辑激光原理与技术课程设计课题名称：固体激光器光路设计与计算专业班级： 2011级光信息学生学号： ********** 学生姓名：学生成绩：指导教师： ******** 课题工作时间： 2014.6.4 至 2014.6.13武汉工程大学教务处侧泵激光器腔长480mm，输出镜曲率半径为5m，聚焦透镜离输出镜焦距为45mm，计算经聚焦以后的激光光斑直径。

用Matlab软件计算输出（用Q参数方法计算，写出Matlab程序）前言 (9)第一章半导体泵浦激光器原理和应用 (9)1.1 激光原理 (10)1.2 半导体泵浦激光器的应用 (11)第二章激光器的设计过程 (12)2.1 半导体泵浦激光器设计方案 (12)2.2 激光器的设计图 (12)2.3 计算聚焦后激光光斑直径 (13)2.4 聚焦透镜焦距与光斑半径的关系 (15)第三章总结 (17)参考文献 (17)激光是二十世纪最重大、最实用的发明之一。

1917年爱因斯坦提出受激辐射理论，1958年12月肖洛和汤斯发明激光原理，1960年7月梅曼制成世界第一台红宝石激光器。

激光具有方向性好、亮度高、单色性好、相干性好等特点，应用领域十分广泛。

半导体泵浦532nm绿光激光器具有波长短、光子能量高、在水中传输距离远和人眼敏感等优点，效率高、寿命长、体积小、可靠性好。

近几年在光谱技术、激光医学、信息存储、彩色打印、水下通讯、激光技术等科学研究及国民经济许多领域中展示出极为重要的应用，成为各国研究的重点。

自第一台红宝石激光器问世，固体激光器就一直占据了激光器发展的主导地位，特别是在20 直占据了激光器发展的主导地位，特别是在20 世纪80 世纪80 年代出现的半导体激光器以及在此基础上出现的全固化固体激光器更因为体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好和寿命长等优点，逐渐成为光电行业中最具发展前途的领域。

目前世界范围内销售的商品固体激光器已有500 余种，但从1998 已有500 余种，但从1998 年开始，固体激光器中的Nd:YAG 中的Nd:YAG 激光器的市场占有率和销售额已升为第一位。

589固体激光器的制备引言固体激光器是一种能够产生高强度、高能量激光束的装置。

在各种应用中，固体激光器具有广泛的用途，如医疗、工业加工、通信等。

本文将重点探讨589固体激光器的制备方法及其相关技术。

589固体激光器的原理固体激光器的核心部件是由固体材料构成的激光介质。

589固体激光器的工作原理基于激光介质中的能级跃迁。

当激发能量施加到激光介质上时，激光介质中的电子将从低能级跃迁到高能级。

当电子回到低能级时，会释放出光子，形成激光束。

589固体激光器的制备步骤制备589固体激光器的过程可以分为以下几个步骤：1. 选择合适的激光介质材料激光介质材料是固体激光器的关键组成部分。

对于589固体激光器来说，常用的激光介质材料有钕掺杂的陶瓷和晶体材料。

选择合适的材料要考虑吸收和发射特性、热导率等因素。

2. 制备激光介质样品根据选择的激光介质材料，制备出符合要求的激光介质样品。

制备过程中需要进行材料的粉碎、混合、压制和烧结等步骤，以获得高质量的激光介质样品。

3. 构建光学腔光学腔是固体激光器的重要组成部分，它能够增强激光的反射和放大效果。

构建光学腔需要选择合适的反射镜和激光介质样品，并进行精确的定位和调整。

4. 激发激光介质为了使激光介质中的电子能级跃迁，需要施加激发能量。

常用的激发方法有光泵浦、电子束激发等。

通过合适的激发方法，使激光介质中的电子达到激发态，从而产生激射效应。

5. 输出激光束经过激发后，激光介质中的电子会回到低能级，释放出光子。

通过光学腔的反射和放大效果，最终输出一束高质量的激光束。

589固体激光器的应用589固体激光器具有独特的激光特性，因此在各种领域有着广泛的应用。

1. 医疗领域589固体激光器在医疗领域中被广泛应用于眼科手术，如白内障手术、视网膜手术等。

其高能量、高精度的特点使其成为眼科手术中的重要工具。

2. 工业加工589固体激光器在工业加工领域中用于切割、焊接、打标等工艺。

其高能量密度和精确控制能力使其能够实现高效、精细的加工过程。

固体激光器生产流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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固体激光器光路设计——激光原理课程设计激光原理与技术课程设计课题名称：固体激光器光路设计与计算专业班级：2011级光信息学生学号：**********学生姓名：学生成绩：指导教师：********课题工作时间：2014.6.4 至2014.6.13武汉工程大学教务处一、课程设计的任务和要求要求：1、具备独立查阅激光原理、激光技术以及激光器件相关文献和资料；能提出并较好地的实施方案；具有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。

2、具备独立设计激光器的能力，能对基本激光应用系统的进行研究、分析及比较的能力。

3、具备采用计算机软件进行数值计算、仿真、绘图等能力。

4、工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实，按期圆满完成规定的任务。

5、综述简练完整，立论正确，论述充分，结论严谨合理；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确。

6、工作中有创新意识，对前人工作有一定改进或独特见解。

7、内容不少于3000字，图和计算结果要求打印。

技术参数：1、9个808半导体激光器组成侧泵模块，功率180W，北京吉泰；2、Nd:YVO4晶体尺寸3×65mm；激光器输出功率50Ｗ；3、8倍扩束；4、谐振腔长48厘米，侧泵模块放置腔中间，Q开关位于模块和全反射镜中间；腔镜为平面反射镜，透射率为15%。

任务：1、简述半导体泵浦的激光器原理和应用2、参照实验室原型，用solidworks软件画出激光器的设计图3、侧泵激光器腔长480mm ，输出镜曲率半径为5m ，聚焦透镜离输出镜520mm ，焦距为45mm ，计算经聚焦以后的激光光斑直径。

用Matlab 软件计算输出（用Q 参数方法计算，写出Matlab 程序）二、进度安排1、2014.6.4-2014.6.4 选题2、2014.6.4-2014.6.11 分析资料、提出设计方案3、2014.6.10-2014.6.12 讨论、修改方案，写出初稿4、2014.6.13 定稿交稿R1=∝F=45mmL=48cmR2 =5mT=15% L=100cm三、参考资料或参考文献1、《激光原理》第五版，周炳琨2、《激光器设计基础》，赫光生、雷仕湛3、《激光器件与设计》，吕百达4、《固体激光工程》，孙文5、《激光光学—激光束的传输变换和光束质量控制》，吕百达6、solidwork产品设计范例，清华大学出版社7、Matlab程序设计与应用，高等教育出版社指导教师签字：*** 2014年 6 月 4 日教研室主任签字：2014年6 月4日四、课程设计摘要（中文）摘要：激光是二十世纪最重大、最实用的发明之一，它在短短几十年内就推广应用到现代工业、农业、医学、通信、国防和科学技术的各个方面。