本文格式為Word版，下載可任意編輯——固體激光倍頻調Q試驗聲光調Q倍頻YAG激光器試驗

聲光調制器由石英晶體、鈮酸鋰或重火石玻璃作為聲光介質，通過壓電晶體電聲轉換器將超聲波耦合，在聲光介質中產生超聲波光柵，介質的折射率被周期性調制形成折射率體光柵。在腔內采用該技術，可將連續的1064nm基頻光變換成10KHz的高重復率脈沖激光，由于具有重復頻率和峰值功率高的特點，可獲得高平均功率的倍頻綠光輸出。

（1）把握聲光調Q連續激光器及其倍頻的工作原理；（2）學習聲光調Q倍頻激光器的調整方法；

（3）了解聲光調Q固體激光器的靜態和動態特性，并把握測試方法；（4）學習倍頻激光器的調整方法。

聲光調Q倍頻連續YAG激光器的工作原理（1）聲光調Q基本原理：

圖1聲光調制器工作原理

聲光調制器是由石英晶體、鈮酸鋰、或重火石玻璃做為聲光介質，通過電聲換能器（壓電晶體）將超聲波耦合進去，在聲光介質中產生超聲波光柵。超聲波光柵將介質的折射率進行周期性調制，從而進一步形成折射率體光柵。如圖1所示。光柵公式如下式（1）

式（1）中，是聲光介質中的超聲波波長，為布拉格衍射角，為入射光波波長，n為聲光介質的折射率。當入射光以布拉格角入射時，出射光將被介質中的體光柵衍射到一級衍射最大方向上。利用聲光介質的這種性質，可以對激光諧振腔內的光束方向進行調制。當參與聲光調制信號時，光束偏轉出腔外，不能在腔內形成振蕩，即此時為高損耗腔。在此期間泵浦燈注入給激活介質（激光晶體）的能量儲存在激光上能級，形成高反轉粒子數。當去掉聲光調制信號時，光束不被偏轉，在腔內來回，形成激光振蕩。由于前面積累的高反轉粒子數遠遠超過激光閾值，所以瞬時形成脈沖激光輸出，從而形

成窄脈寬、高能量的激光脈沖。聲光調Q激光器工作在幾千周到幾十千周的調制頻率下，所以可以獲得高重復率、高平均功率的激光輸出。（2）倍頻器件工作原理：

圖2倍頻晶體折射率橢球及通光方向示意圖

由于晶體中存在色散現象，所以在倍頻晶體中的通光方向上，基頻光與倍頻光所經歷的折射率

與

是不同的。圖3給出了一個單軸晶

體的色散及1064nm倍頻匹配點的折射率關系曲線。圖3中的實線代表了尋常光的折射率，點劃線代表了十分光的折射率，中間的點線則代表了十分光在改變入射光角度時得到的折射率。由圖中可以看出，當改變晶體中入射光的角度，中間的十分光折射率曲線隨之變化，在如圖3的位置上，可以實現1064nm的倍頻。即在特定的通光方向上，532nm的倍頻光與1064nm的基頻光折射率可以實現相等，實現倍頻的相位匹配。對于雙軸晶體其相位匹配的計算較為繁雜，這里不詳細

論述。其相位匹配原理都是一致的。

圖3單軸晶體色散曲線及倍頻原理示意圖

（3）倍頻效率：

設w為基頻光，2w為倍頻光，則由理論計算可以得到倍頻的效率為

（2）

為基頻光光強，

為倍頻光光強，L為晶體長度，

為基頻光折射率，

為

晶體倍頻有效非線性系數，折射率，

為倍頻光

為三波互作用時的波矢量失配。由

時效率

公式給出的倍頻效率是一個Sinc平方函數，當

達到最大值，失配量在的整數倍時達到最小值。

圖4倍頻效率的sinc平方函數圖

試驗裝置如圖5所示。這是一臺內腔倍頻、連續氪燈（單燈）泵浦、聲光調Q的YAG激光器。不加倍頻元件可以輸出1064nm波長的近紅外高功率激光。當腔內放置倍頻晶體時，如采