GCS-YAG 固体激光调 Q 技术与应用综合实验

固体激光器是各类激光器中最早获得激光输出的一种，发展非常迅速。固体激光器的特点是有较大的输出功率 和紧凑的结构，机械强度也较大，因此在工农业和军事上得到广泛的应用。例如在工业上用来打孔，切割、焊接等加工， 医学上用来作视网膜焊接，在军事上则利用强大的激光脉冲来测距和定向

◆ 知识点：

谐振腔调整、泵浦（抽运）、固体激光器输出特性、电光调 Q、激光倍频、相位匹配角、功率密度、激光能量

◆ 涉及课程：

激光原理与技术、光电子学、激光光学

◆ 实验内容：

·灯泵固体激光器谐振腔设计与调整

·灯泵固体激光器输出特性研究与电 - 功曲线测量

·电光调制特性研究与调 Q 输出参数测量（脉宽及输出能量测量）

·激光腔外倍频输出研究

◆ 实验原理：

本实验为典型的激光原理与技术综合实验，其内容覆盖了构造固体激光器、谐振腔调整、激光器输出特性研究、 电光调 Q、激光倍频等多个知识点，内容丰富，训练全面，系统接近实际应用。既适合于教学研究，又可作为理论 和实践相结合的设计性实验。

本实验采用闪光灯侧面泵浦 YAG 方式，通过谐振腔稳定性设计，产生 1064nm 激光输出，可进行激光器输出特 性的测量。

利用晶体的电光效应制成 Q 开关，采用带起偏器的电光调 Q，产生峰值功率高、脉冲宽度窄的单脉冲激光。同 时采用腔外倍频技术，在动态、静态情况下输出 532nm 激光。

◆ 原理示意图：

激光谐振腔调整及倍频原理示意图

1-5 GCS-YAG

 ◆ 效果图：

                                  调 Q 输出激光光斑                                                  调 Q 脉宽测量效果图 

◆ 技术指标：

·光轴指示激光：650nm，2.5mW，四维可调；

·激光波长：YAG 输出 1064nm，倍频 532nm；

·最大输出能量： 900mJ(1064nm，静态 ) 200mJ(1064nm，动态 ) ；

·光束发散角：≤5mrad；

·数字触摸屏激光电源：液晶 7 寸显示屏，界面包含放电设置、工作参数、Q 参数设置、系统设置等模块；充电电 压 1000V（最高），输出平均功率 1kW，放电频率 1-10 可调，可外触发 EXT 设置；放电脉宽 200μs，晶体高 压 1-5000V，调 Q 延时 180μs（50-300μs 可调）体积：360mm×370mm×180mm；

·调 Q 方式： 电光调 Q，1 ～ 5KV( 可调 )，KD*P 晶体，四分之一电压 3400V，三维精密可调（含精密旋转架）；

·聚光腔：外部预留循环水接口，内部椭圆腔设计，聚四氟反射面，激光晶体：Nd：YAG，Ф7*110mm，氙灯泵浦；

·输出激光脉冲宽度：20ns 左右；

·激光输出镜：Ф20mm T=80%、60%、40%@1064nm 三种透过率；

·激光能量计：光谱范围 0.19μm~11μm，对应四档量程 19.9mJ、199.9mJ、1.999J、19.99J，最小分辨率 10μJ；

·快速光电探测器：上升时间 0.5ns@Vp-p, 测量波长范围 850-1700nm，响应度 0.00094mV/uW，靶面直径 0.075mm， 耦合方式 DC 耦合，12V 积层电池供电；

·开合式激光安全防护机箱：外形尺寸 850*300*230mm，光、电隔离分舱设计，外表面黄色烤漆美观处理，内表面 黑色吸光漆面处理；

·激光防护镜：防护波段 1064&532nm，光密度 OD5+，可见光透过率 12%；

·精密光学导轨承载系统：600mm（长）×100mm（宽），适用于 GCM 系列机械调整部件，中心高 50mm；

·精密机械调整架：角度精度 ±4′，分辨率 0.005mm，调节机构保证等双轴等高，横向偏差 1′，纵向偏差 1′；

·光学元件：BK7 A 级精密退火材料，焦距 ±2%，直径 -0.2mm，中心偏差 3′，光圈 1-5；局部误差 0.2-0.5，面 粗糙度 60/40（Scratch/Dig），氟化镁增透膜镀膜，有效孔径 90%；

◆ 设备成套性：

开关型脉冲激光电源、辅助激光器组件、激光器谐振腔系统组件、激光能量计组件、冷却循环水箱

◆ 必备设备：

示波器

◆ 选配清单：

光学平台、光学清洁箱、实验设备展板

◆ 建议课时：

5 课时

固体激光调 Q 和频套件（选配）

经过和频输出的激光输出波段在紫外区（10nm~400nm），它使用固体激光材料做为工作物质，在光数据储存、 光刻技术、光盘控制、微加工、大气探测、微电子学、光化学、光生物学以及医疗等领域有广泛的应用。

◆ 知识点：

·紫外激光器、和频效应

◆ 实验内容：

紫外和频 355nm 激光调试及研究

◆ 实验原理：

在固体激光器电光调 Q 后，先采用腔外倍频的方式对基频光进行倍频，之将倍频光和基频光一同入射到和频晶 体中进行和频，可产生 355nm 的三倍频激光。

◆ 原理示意图：

355nm 激光

紫外激光和频原理示意图

◆ 技术指标：

·和频晶体：LBO 3*3*10，四维可调；

·紫外二相色输出系统：Φ12.7,355nm 高反，532nm1064nm 高透；

◆ 设备成套性：

LBO 晶体、分色输出组件、讲义资料

◆ 选配清单：

光学平台、光学清洁箱、光学存储干燥箱、实验设备展板

◆ 建议课时：

2 课时