研究生: |
何皇昇 Huang-Sheng Ho |
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論文名稱: |
震動簧線截光之Nd:YVO4雷射Q-開關研究 Study on the vibrating-string-chopped Q-switching of Nd:YVO4 laser. |
指導教授: |
蕭憲彥
Sen-Yen Shaw |
口試委員: | |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
電機資訊學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering |
論文出版年: | 2005 |
畢業學年度: | 93 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 48 |
中文關鍵詞: | 摻釹釩酸釔 、Q-開關 |
外文關鍵詞: | Nd:YVO4, Q switch |
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二極體激發式固態雷射(DPSSL diode pump solide-state laser ),隨著半導體科技的進步,已經具有高穩定度,高轉換效率,體積小等優點,使得半導體雷射激發固態雷射在實驗上已經成為雷射研究中重要的一個領域。其中利用Q 開關可以在脈衝或連續波為為激發光源中的雷射中,產生巨大的光脈衝。這類的技術可運用在測距、微機械加工、遙測技術上面,且在光譜、相干光通信、雷射雷達等領域有著重要的運用價值,因此成為新一代固態雷射的主流,其應用也快速的廣範,並在工業與民生上如電阻整飾,醫療用途上如止血,美容,軍事用途上如雷射追縱系統,雷射武器等。目前Q-開關雷射的技術,有主動式Q-開關脈衝技術、被動式Q-開關脈衝技術與自發性Q-開關脈衝技術。其中採用機械裝置、聲光元件或電光元件等來調制的主動式Q-開關,能控制脈衝產生的時間,但需要高壓或射頻訊號源的驅動,系統架構較為複雜昂貴,且不易操作;相較於主動性Q-開關,被動式Q-開關不需要昂貴複雜的驅動電路,只需要在共振腔中置入一飽和吸收體,擁有簡單、易操作、成本不高的優點,但是,無法控制脈衝產生的時間;而自發性Q-開關則是無法在共振腔內加入其他的元件,所以在應用上會有所限制。大部分的機械式Q-開關雷射,都是利用馬達帶動旋轉菱鏡或chopper來切換Q值,而這樣的Q-值切換速度並不夠快,無法達到高能量短脈衝的雷射。本論文中就這個問題,欲設計一Q-開關裝置(震動簧線)來達到Q值的切換,其中震動簧線是利用磁力線圈使簧線振動,產生Q-開關效果。在共振腔的裝置,採平凹式共振腔,是利用二極體雷射(波長為808 nm)激發Nd:YVO4晶體,產生1064 nm雷射光,其中Nd:YVO4晶體為3%的摻雜濃度、晶格結構A-cut,面積大小為3X3 mm2,厚度為1 mm。,為了減少損失,平面鏡以Nd:YVO4晶體的一個端面代替,晶體端面鍍有高反射膜(HR,1064 nm)與抗反射膜(AR,808 nm),凹透鏡為曲率半徑150 mm,穿透率為5%@1064 nm,共振腔長為4 mm,輸入激發功率在0.4 W,CW輸出功率為4.89 mW。開啟磁力線圈來震動簧線切換Q值,簧線震動頻率為822 Hz,量測平均功率為2.6 mW,峰值功率為120.28mW,脈衝寬度為285 ns,與CW雷射比較,是CW輸出的46.3倍。
1. Kelin J. Kuhn, “Laser engineering , ” Prentice-Hall, Inc.
2. Walter Koechner, “Solid-State Laser Engineering,” 4th extensively revised and updated edition, Springer-Verlag, 1996.
3. 沈鐘嵐, “固態雷射及應用,” 行政院國科會光電小組.
4. 呂助增, “雷射原理與應用,” 滄海書局, 2001
5. Bahaa E. A. Saleh and Malvin Carl Teich, “Fundamentals of Photonics,” John Wiley & Sons, Inc.
6. 李英志, “二極體雷射激發Nd:YVO4之機械式Q-開關雷射研究,” 清華大學電機所碩士論文, 2003