频辐射场和构成物质的原子，分子系统的相互作用是激光的物理基础。

若泵浦速率低于阈值，上的粒子数主要通过自发辐射和无辐射驰豫回到。

当泵浦速率足够强，使半以上的基态粒子抽运到，上，实现粒子数反转，受激辐射占主导地位而产生激光。

基本结构固体激光器由工作物质，泵浦源，聚光腔，光学谐振腔，冷却系统及激光电源主要部分组成。

工作物质是激光器的核心，它由掺杂离子型电介质晶体或玻璃材料加工而成。

工作物质按激活离子能级结构形式，可分为能级和能级系统。

能级系统主要是红宝石晶体，能级系统有钕玻璃和几种掺入价或价离子的些晶体材料。

最有代表的是掺杂及晶体。

工作物质的形状有圆主体，平板形与管状。

其中棒状使用得最多。

为改善热效应和提高输出功率，出现了板条型，圆盘型及管状激光器。

泵浦源为工作物质中粒子数反转提供光能。

常用的泵浦源有惰性气体放电灯，金属蒸汽灯，钨丝灯，太阳能及发光极管。

其中惰性气体放电灯时当前最常用的，如有氙，氪闪光灯和氪狐灯等。

太阳能泵浦在小功率器件中常用，尤其在航天工作中的小激光器可用太阳能作为永久能源。

极管泵浦是目前固体激光器发展方向之，它的转换效率高，结构紧凑。

聚光腔的作用是将泵浦源辐射的光能有效均匀地会聚至工作物质上，以获得高的泵浦效率。

谐振腔是激光器的重要部分，由全反射镜和部分反射镜组成。

受激辐射光通过反馈在其中形成放大与振荡，并由部分反射镜输出。

它可分为稳腔，介稳腔和非稳腔等基本形式。

冷却与滤光系统是固体激光器中必不可少的辅助装置，其作用是防止聚光腔及内部元件温升过高，同时还减小泵浦灯中紫外辐射对工作物质的有害影响。

高功率声光调绿激光器设计摘要固体激光器在科研生物医疗工业娱乐通讯军事等方面有广阔的应用，因此成为激光器研究中的重要内容。

其中，绿光激光器在国际激光研究领域受到广泛的重视，它在彩色显示医疗和光存储等方面占有十分重要的地位。

此外，固体激光器相对于常用的染料激光器半导体激光器具有输出功率高工作性能稳定价格便宜等优点，因此本课题对激光器进行了设计，具有定的研究意义。

本文分析了激光器的设计原理，利用声光调，通过腔内倍频，得到了的激光输出。

通过对种倍频晶体的性能进行对比，最后选择作为倍频晶体。

最后，对激光器系统进行实验，在电流为时，获得稳定输出的基频激光，获得稳定输出的倍频绿光。

关键词激光器声光调磷酸氧钛钾倍频目录摘要目录绪论激光器的研究现状及选题意义基频光激光器声光调调原理几种开关倍频光倍频原理倍频晶体的选择倍频方式系统设计聚光腔谐振腔泵浦源冷却装置总结致谢参考文献绪论激光具有亮度高方向性好单色性和相干性好等优点。

问世至今只有十多年，却发展异常迅速，已经被广泛应用到工农业生产交通运输能源动力医药卫生国防军事科学技术文化艺术和信息传递等各个领域，是正在走向实用化的高科技技术，和原子能半导体电子计算器起被誉为当代的大发明。

激光器的种类有很多，按生产激光的工作物质的不同可分为气体激光器如激光器固体激光器如红宝石激光器半导体激光器如激光器液体激光器化学激光器自由电子激光器等。

其中，固体激光器由于体积小储能高和可靠性能高等优点，从开始就处在激光研究的中心位置，发展极为迅速。

激光器的研究现状及选题意义研究现状固体连续波绿光激光器在科研生物医疗工业娱乐通讯军事等方面有广阔的应用，因此成为固体激光器件研究中的重要内容。

高功率固体激光绿激光在近几年得到迅速发展。

因为倍频技术的限制，以前绿激光输出功率小，只用于眼科皮肤官科等领域。

随着倍频技术的发展，绿激光功率不断增加。

年，等首次将绿激光用于治疗前列腺增生的前列腺选择性气化手术。

年公司推出平均功率峰值功率的激光治疗系统，并将其应用于泌尿外科妇科血管外科等领域。

国内也有科研单位正在开展这方面的研究，如姚建铨等采用个激光极管阵列侧面泵浦和腔内倍频，获得的激光输出。

选题意义绿激光在信息处理数据存储光谱技术水下光探测激光生物医学激光彩色显示和激光加工等领域有重要的应用。

绿光激光器具有高效率输出激光光束质量好较小体积和长寿命等许多优点。

电光调的速率快，可以在秒时间内完成次开关作用，使激光的峰值功率达到千兆瓦量级。

如果原来谐振腔内的激光已经是线偏振光，在装置电光调措施时不必放置偏振片。

转镜调转镜调是指使谐振腔的个反射镜高速旋转，当该反射镜面与另反射镜不互相平行时，值低，上能级粒子数迅速积累。

当该反射镜转动到与另反射镜相平行的位置时，值升高，从而产生激光巨脉冲。

染料调染料调是指在谐振腔中插入染料盒，当激光器刚运转，发射光强很小时，染料的强烈吸收作用使值很低，上能级粒子数便能迅速积累当腔内光强增加到定程度时，染料突然达到吸收饱和，对该波长的光成为媒质，从而谐振腔的值突然升高，产生激光巨脉冲。

染料成为光透明的过程称为染料漂白。

由于漂白时暂时的，故染料可以重复使用。

声光调在了解声光调之前，我们先要了解下声光衍射。

当声波频率较高时，声光作用长度较大，而且光束与声波波面间以定的角度斜入射时，光波在介质中要穿过多个声波面，故介质具有体光栅的性质。

我们可以按照衍射光栅公式得到衍射的极大值出现的条件为式中为声波波长，为光在真空中的波长，为入射光与折射率层的夹角，式中已假设衍射方向相对于入射方向为对称的，即，为整数。

我们可以从声光的量子特性来理解声场与光波的相互作用，光束可以看成是能量为。

动量为的光子流，其中和分别为光波的角频率和波矢同样，声波也可以看成是能量为，动量为的声子流，其中和分别是声波的角频率和波矢。

声光互作用可以看成是光子和声子的系列碰撞，根据碰撞前后的能量和动量守恒，我们可以得到因为比大很多，所以上式又可写为式中的号表示吸收个声子，号表示放出个声子。

另外在式中对应的是，若为大于的整数时，则上面两式改写为上式表示入射光子吸收或放出个声子而成为衍射光子的守恒关系。

当声波是纯正弦的无限平面波时，其波矢的方向和大小都是固定不变的，因此若用表示入射光的波矢，表示吸收个声子后的衍射光的波矢。

若要再吸收个具有相同波矢声子，这是不能满足能量和动量同时守恒的，所以只能为时才能同时满足，这种衍射称之为布拉格声光衍射。

当声波不是纯正弦的无限平，而是具有频率为，波矢为的个平面波的线性组合，从而成为局域的声波。

可以看出，在这种情况下，吸收或放出多个光子就是可能的，这种衍射我们称之为拉曼纳斯衍射。

根据上面对两种声光衍射的讨论，我们知道在适当的选择材料和设计结构时，布拉格衍射的衍射效率可以达到，而喇曼纳斯衍射的衍射效率是比较低的，所以在声光调中，我们般选用布拉格衍射。

那在布拉格衍射条件下，我们可以得到光波的入射角与其波长的关系。

所以对于声光器件我们往往把声光介质的通光面与超声波面即换能器接触面之间的夹角磨成角，以便在满足布拉格入射条件的同时，又能保证光束垂直光面入射