使光波两个分量产生相位差x/2(光程差4/4)所需要加的电压为 KTP晶体的电光系数y63=23.6×10m∥。对于A=106m、KTP晶体的V2=400V0左右。 (2)带起偏器的电光调Q原理 带起偏器的KTP电光Q开关是一种应用较广泛的电光晶体调Q装置,实验装置如图所示。 KTP晶体具有纵向电光系数大,抗破坏阈值高的特点,但易潮解,故需要放在密封盒子内使用。 通常采用纵向方式,即z向加压,z向通光 输出小孔 Nd: YAG晶体偏振片电光晶体攴镜 HeNe激光器 图1带起偏器的KTP电光开关原理图 带起偏器的Q开关工作过程如下:Nd:YAG棒在氙灯的激励下产生无规则偏振光,通过 偏振器后成线偏振光。在KTP上施加一个VA的外加电场,由于电光效应,这时调制晶体起到 了一个1/4波片的作用,显然,线偏振光通过晶体后产生了的位相差x14,可见往返一次产生的 总位相差为π2,线偏振光经这一次往返后偏振面旋转了90度,不能通过偏振器。这样,在调 制晶体上加有1/4波长电压的情况下,由介质偏振器和KTP调制晶体组成的电光开关处于关闭 状态,谐振腔的ρ值很低,不能形成激光振荡 虽然这时整个器件处在低Q值状态,但由于氙灯一直在对YAG棒进行抽运,工作物质中 亚稳态粒子数便得到足够的积累,当粒子反转数达到最大时,突然去掉调制晶体上的1/4波长 电压,即电光开关控制的通光光路被开通,沿谐振腔轴线方向传播的激光可自由通过调制晶体, 而其偏振状态不发生任何变化,这时谐振腔处于高Q值状态,形成雪崩式激光发射。 电源使用技术参数及注意事项 *请特别注意:下文中实际操作的第8和第12条(开关机预燃) A、电源的前、后面板示意图如下:
- 24 - 使光波两个分量产生相位差π / 2 （光程差λ / 4 ）所需要加的电压为 / 2 3 0 63 4 V n π λ γ = （9） KTP 晶体的电光系数 12 63 γ 23.6 10 / m V − = × 。对于λ = 1.06μm 、KTP 晶体的 / 2 Vπ = 4000V 左右。 （2）带起偏器的电光调 Q 原理 带起偏器的 KTP 电光 Q 开关是一种应用较广泛的电光晶体调 Q 装置，实验装置如图所示。 KTP 晶体具有纵向电光系数大，抗破坏阈值高的特点，但易潮解，故需要放在密封盒子内使用。 通常采用纵向方式，即 z 向加压，z 向通光。 输出镜 小孔 Nd:YAG 晶体 偏振片 电光晶体 全反镜 He-Ne 激光器 图 1 带起偏器的 KTP 电光开关原理图 带起偏器的 Q 开关工作过程如下：Nd：YAG 棒在氙灯的激励下产生无规则偏振光，通过 偏振器后成线偏振光。在 KTP 上施加一个Vλ / 4 的外加电场，由于电光效应，这时调制晶体起到 了一个 1/4 波片的作用，显然，线偏振光通过晶体后产生了的位相差π /4，可见往返一次产生的 总位相差为π /2，线偏振光经这一次往返后偏振面旋转了 90 度，不能通过偏振器。这样，在调 制晶体上加有 1/4 波长电压的情况下，由介质偏振器和 KTP 调制晶体组成的电光开关处于关闭 状态，谐振腔的 Q 值很低，不能形成激光振荡。 虽然这时整个器件处在低 Q 值状态，但由于氙灯一直在对 YAG 棒进行抽运，工作物质中 亚稳态粒子数便得到足够的积累，当粒子反转数达到最大时，突然去掉调制晶体上的 1/4 波长 电压，即电光开关控制的通光光路被开通，沿谐振腔轴线方向传播的激光可自由通过调制晶体， 而其偏振状态不发生任何变化，这时谐振腔处于高 Q 值状态，形成雪崩式激光发射。 三、电源使用技术参数及注意事项 *请特别注意：下文中实际操作的第 8 和第 12 条（开关机预燃） A、电源的前、后面板示意图如下：
电源前面板示意图 电钥匙开 2.状态指示:(预燃、时统、外时统、调Q动态、故障): 3.预燃开关 工作开关 5.充电电压表 6充电调节电位器 调Q状态选择(静态、关门、动态) 晶体高压调节电位器; 退高压延时调节电位 10.晶体高压数字表头(静态电源该位置可放置计数器) 11.时统选择开关(分档) 注:静态电源无动态指示灯、调Q状态选择、晶压调节电位器、退高压延时调节电位 12 后面板示意图
- 25 - 电源前面板示意图 1. 电钥匙开关； 2. 状态指示；（预燃、时统、外时统、调 Q 动态、故障）； 3. 预燃开关； 4. 工作开关； 5. 充电电压表； 6 充电调节电位器； 7. 调 Q 状态选择（静态、关门、动态）； 8. 晶体高压调节电位器； 9. 退高压延时调节电位器； 10. 晶体高压数字表头（静态电源该位置可放置计数器）； 11. 时统选择开关（分档）。 注： 静态电源无动态指示灯、调 Q 状态选择、晶压调节电位器、退高压延时调节电位 晶体高 数字表 10 9 8 6 5 4 2 12 11 7 15 3 1 13 14 后面板示意图
电源输入保险丝(单相1×10A,三相为3×10A); 电源输入(单相:1-N,2一LINE,3-NC,4一接地) (三相:1、2、3- LINE A、B、C,4—N) 水泵电源保险丝(3A) 水泵电源插头座(1、2-220VAC,3、4—水泵连锁控制接点 有用户要求加装五针插座,5一连接电源进线的火线,不受控) 5.散热孔: 6.安全连锁控制接点 晶体高压输出插头座; 8.退高压触发输出插头座 时统输入插头座 10.时统输出插头座 11.输出负极 12.输出正极 13.外接储能电容端 14.接地端,只在三相电源中加有。 15.外控接口 注:静态电源无晶体高压输出插头座,退高压触发输出插头座。 B、实际操作 1.设备应按正常使用方向放于通风良好的场所,电源两侧及后部应留有足够的散热风道或 2.连接的电源插座或断路器应能满足设备输入电流的要求。小功率的设备可采用活动插头 连接,大功率的设备建议采取固定式连接 3.连接好所有电缆,插上电源插头 4.确认水泵控制线接好;输出灯线接触良好,灯线根据输出功率的情况,应使用4~8m 的多股软铜线 5.将面板上的Q状态选择位于静态,晶压调节电位器回零位,充电调节电位器回零位频率 选择置内频率(1、3、5、10PPS等),确认预燃开关和工作开关置OFF态(弹起 6.接通 7.开电 主继电器吸合,水泵工作,表头有显示“000”; 8.按下预燃开关,预燃成功,时统指示灯按所选择的频率闪动:
- 26 - 1. 电源输入保险丝（单相 1×10A，三相为 3×10A）； 2. 电源输入（单相：1—N，2 ⎯ LINE，3 ⎯ NC，4 ⎯ 接地）； （三相：1、2、3—LINE A、B、C，4—N） 3. 水泵电源保险丝（3A）； 4. 水泵电源插头座（1、2 - 220 VAC，3、4 ⎯ 水泵连锁控制接点）； （有用户要求加装五针插座，5—连接电源进线的火线，不受控） 5. 散热孔； 6. 安全连锁控制接点； 7. 晶体高压输出插头座； 8. 退高压触发输出插头座； 9. 时统输入插头座； 10. 时统输出插头座； 11. 输出负极； 12. 输出正极； 13． 外接储能电容端； 14． 接地端，只在三相电源中加有。 15． 外控接口； 注: 静态电源无晶体高压输出插头座，退高压触发输出插头座。 B、实际操作 1． 设备应按正常使用方向放于通风良好的场所，电源两侧及后部应留有足够的散热风道或 空间。 2． 连接的电源插座或断路器应能满足设备输入电流的要求。小功率的设备可采用活动插头 连接，大功率的设备建议采取固定式连接。 3. 连接好所有电缆，插上电源插头； 4. 确认水泵控制线接好；输出灯线接触良好，灯线根据输出功率的情况，应使用 4～8 mm2 的多股软铜线。 5. 将面板上的 Q 状态选择位于静态，晶压调节电位器回零位，充电调节电位器回零位频率 选择置内频率（1、3、5、10PPS 等），确认预燃开关和工作开关置 OFF 态（弹起）； 6. 接通电源； 7. 开电钥匙，主继电器吸合，水泵工作，表头有显示“000”； 8. 按下预燃开关，预燃成功，时统指示灯按所选择的频率闪动；
9.按下工作开关,调节充电电位器增加输出电压至所需值 10.选择关门工作状态,调节“晶压调节”电位器,使激光输出为零,然后改为动态,调节 延时,使输出最强(延时预调 1.关机顺序为7、6、5,可将所需的电位器数值锁定。 12.第二次开机顺序为4、5、6、7 ※在紧急情况下: 可直接关预燃开关,既可停机(水泵继续工作一段时间再关) 特别说明 1、激光储能电容是有使用寿命的元件,使用寿命大约10°次。根据使用情况,特别是高重 复频率工作时,如果发现激光的输出下降而又非激光器的故障时,应考虑是否是激光储能电容 容值下降,如是则需更换 2、应防止水及其他液体进入设备,如发生这种情况应立即停机处理以防发生安全事故 4、请不要打开机盖,谨防发生电击事故! 四、实验内容与要求 1、如图1所示,仔细调整He-Ne激光束使其与光学导轨平行。 2、将 Nd: YAG激光器装到导轨上,使He-Ne激光束通过 Nd: YAG晶体前后表面中心,并使其 前后表面的发射像与HeNe激光束重合 3、如图1所示,将输出镜和全反镜放置光学导轨上,调整它们的俯仰方位,使输出镜和全反 镜的工作面与 Nd: YAG晶体的反射像重合。 4、打开激光电源的钥匙开关,检査水冷系统工作是否正常。确定无误后启动电源,在激光电 源工作电压600V时反复仔细微调输出镜和全反镜,使激光输出最强,此时输出的激光称为 静态激光。测量激光器的静态输出特性后关闭激光电源。 5、如图1所示,将介质偏振片插入光路。再插入电光Q开关,调整电光Q开关的俯仰方位 使电光Q开关的反射像与激光晶体的反射像重合。打开激光电源的钥匙开关,调整激光器 使其静态出光。 6、打开激光电源的钥匙开关,检查水冷系统工作是否正常。确定无误后启动电源,在静态情 况下,调整频率为IHZ,仔细微调两块谐振腔片,使静态激光输出最强。 7、将激光电源改到关门状态进行关门实验。绕光轴转动电光Q开关使激光器输出最小,此时 电光Q开关处于关门状态(低Q值状态)。 8、将激光电源改到调Q状态,测量激光器的动态输出,此时输出的激光为调Q激光,也称动 态激光或巨脉冲激光。反复重复上述过程,使激光器的输出最强
- 27 - 9. 按下工作开关，调节充电电位器增加输出电压至所需值； 10. 选择关门工作状态，调节“晶压调节”电位器，使激光输出为零，然后改为动态，调节 延时，使输出最强（延时预调 180μS）； 11. 关机顺序为 7、6、5，可将所需的电位器数值锁定。 12. 第二次开机顺序为 4、5、6、7。 ※在紧急情况下： 可直接关预燃开关，既可停机（水泵继续工作一段时间再关）； 特别说明： 1、激光储能电容是有使用寿命的元件，使用寿命大约 108 次。根据使用情况，特别是高重 复频率工作时，如果发现激光的输出下降而又非激光器的故障时，应考虑是否是激光储能电容 容值下降，如是则需更换。 2、应防止水及其他液体进入设备，如发生这种情况应立即停机处理以防发生安全事故。 4、 请不要打开机盖，谨防发生电击事故！ 四、实验内容与要求 1、 如图 1 所示，仔细调整 He-Ne 激光束使其与光学导轨平行。 2、 将 Nd:YAG 激光器装到导轨上，使 He-Ne 激光束通过 Nd:YAG 晶体前后表面中心，并使其 前后表面的发射像与 He-Ne 激光束重合。 3、 如图 1 所示，将输出镜和全反镜放置光学导轨上，调整它们的俯仰方位，使输出镜和全反 镜的工作面与 Nd:YAG 晶体的反射像重合。 4、 打开激光电源的钥匙开关，检查水冷系统工作是否正常。确定无误后启动电源，在激光电 源工作电压 600V 时反复仔细微调输出镜和全反镜，使激光输出最强，此时输出的激光称为 静态激光。测量激光器的静态输出特性后关闭激光电源。 5、 如图 1 所示，将介质偏振片插入光路。再插入电光 Q 开关，调整电光 Q 开关的俯仰方位， 使电光 Q 开关的反射像与激光晶体的反射像重合。打开激光电源的钥匙开关，调整激光器 使其静态出光。 6、 打开激光电源的钥匙开关，检查水冷系统工作是否正常。确定无误后启动电源，在静态情 况下，调整频率为 1HZ，仔细微调两块谐振腔片，使静态激光输出最强。 7、 将激光电源改到关门状态进行关门实验。绕光轴转动电光 Q 开关使激光器输出最小，此时 电光 Q 开关处于关门状态（低 Q 值状态）。 8、 将激光电源改到调 Q 状态，测量激光器的动态输出，此时输出的激光为调 Q 激光，也称动 态激光或巨脉冲激光。反复重复上述过程，使激光器的输出最强
9、测量激光器的输出特性:改变脉冲泵浦能量,用能量计分别测量几组静、动态输出能量, 并填入下表。 表1激光器静态和动态输出 输入电压(V) 静态输出(mJ) 动态输出(mJ) 700 800 900 10、在激光输出镜的外面插入KTP静态,仔细调节KTP倍频晶体的上下左右位置,使He-Ne 激光束通过节KTP倍频晶体的中心。仔细调节KTP倍频晶体的俯仰方位,使其发射光点与激 光晶体的反射光点重合。在激光电压是600~700V的情况下,可看到激光器输出532nm的绿色 激光。绕光轴旋转KTP晶体,使激光器输出532nm的绿色激光最强 11、将电光晶体和偏振片从激光谐振腔中拿走,加入Cr:YAG被动调Q晶体,仔细调整Cr +:YAG被动调Q晶体的俯仰位置,使其反射光点与激光晶体反射光点重合。改变激光电压 进行被动调Q实验
- 28 - 9、 测量激光器的输出特性：改变脉冲泵浦能量，用能量计分别测量几组静、动态输出能量， 并填入下表。 表 1 激光器静态和动态输出 输入电压（V） 静态输出（mJ） 动态输出（mJ） 500 600 700 800 900 990 10、在激光输出镜的外面插入 KTP 静态，仔细调节 KTP 倍频晶体的上下左右位置，使 He-Ne 激光束通过节 KTP 倍频晶体的中心。仔细调节 KTP 倍频晶体的俯仰方位，使其发射光点与激 光晶体的反射光点重合。在激光电压是 600～700V 的情况下，可看到激光器输出 532nm 的绿色 激光。绕光轴旋转 KTP 晶体，使激光器输出 532nm 的绿色激光最强。 11、将电光晶体和偏振片从激光谐振腔中拿走，加入 Cr4＋ ：YAG 被动调 Q 晶体，仔细调整 Cr4 ＋：YAG 被动调 Q 晶体的俯仰位置，使其反射光点与激光晶体反射光点重合。改变激光电压， 进行被动调 Q 实验