馳豫振盪

馳豫振盪

將普通脈衝固體雷射器輸出的脈衝,用示波器進行觀察、記錄,發現其波形並非一個平滑的光脈衝,而是由許多振幅、脈寬和間隔作隨機變化的尖峰脈衝組成的,如圖a所示。每個尖峰的寬度約為0.1~1μs,間隔為數微秒,脈衝序列的長度大致與閃光燈泵浦持續時間相等。圖(b)所示為觀察到的紅寶石雷射器輸出的尖峰。

基本介紹

  • 中文名:馳豫振盪
  • 尖峰寬度:0.1~1μs
  • 觀察儀器:示波器
  • 組成:尖峰脈衝
簡介,特點,

簡介

馳豫振盪的產生機理可定性地解釋為當粒子反轉數△n達到並稍超過閾值時,開始產生雷射.受激輻射使粒子反轉數△n下降,當△n下降到閾值時,雷射脈衝達到峰值.△n小於閾值,增益小於損耗,所以光子數減少.但隨著光泵的增加,△n又重新增加,再次達到閾值時,又產生第二個尖峰脈衝.在整個光泵時間內,這種過程反覆產生,形成一群尖峰脈衝序列.增加光泵的輸入能量,則尖峰脈衝的個數增加,尖峰脈衝之間的時間間隔變小,雷射馳豫振盪的總寬度約為毫秒量級.
弛豫振蕩產生的物理過程,可以用圖2來描述。它示出了在弛豫振盪過程中粒子反轉數△n 和腔內光子數Φ的變化,每個尖峰可以分為四個階段 (在t1時刻之前,由於泵浦作用,粒子反轉數△n增長,但尚未到達閾值△n閾因而不能形成雷射振盪。)
第一階段(t1一t2):雷射振盪剛開始時,△n= △n閾, Φ =0;由於光泵作用, △n繼續增加,與此同時,腔內光子數密度Φ也開始增加,由於Φ的增長而使△n減小的速率小於泵浦使△n 增加的速率,因此△n一直增加到最大值。
第二階段(t2一t3):△n到達最大值後開始下降,但仍然大於△n閾,因此Φ繼續增長,而且增長非常迅速,達到最大值。
第三階段(t3一t4):△n<△n閾,增益小於損耗,光子數密度Φ減少並急劇下降。
第四階段(t4一t5):光子數減少到一定程度,泵浦又起主要作用,於是△n又開始回升,到t5時刻△n又達到閾值△n閾,於是又開始產生第二個尖峰脈衝。因為泵浦的抽運過程的持續時間要比每個尖峰脈衝寬度大得多,於是上述過程周而復始,產生一系列尖峰脈衝。泵浦功率越大,尖峰脈衝形成越快,因而尖峰的時間間隔越小

特點

1.峰值功率不高。只是在閾值附近(一般為幾十千瓦數量級)。
2.加大泵浦能量,只是增加尖峰個數,不能增加峰值功率。

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