讨论：热透镜的问题

watermoon

想测一下激光晶体的热透镜焦距，但是想到一个问题。

在线测试热透镜的焦距和不在线测试的结果会不会一致呢？

问题是这样的我以为：
热效应是基于激光晶体对泵浦光的吸收，然后热弛豫过程所致。（假设就只有3能级），1能级基态粒子吸收泵浦光后被激发到3高能级，高能级很快弛豫到2上能级，2上能级经过能级寿命的时间辐射跃迁到1能级基态。这是一个动态过程，与泵浦速率有关。在没有激光输出的时候，这时只存在自发辐射，则原则上2能级回到1能级的时间比有激光输出（有受激辐射）的时间要慢（长）。并且在某种情况下可能达到反转粒子数饱和，这样晶体对泵浦光的吸收速率就减小了。

说了一堆，我的意思就是说，当激光器稳态工作的时候，其热透镜焦距是不是应该比没有谐振腔条件下的晶体的热透镜焦距要小呢？

欢迎指教啊！！

annespring

在线测试热透镜的焦距和不在线测试的结果不会一致

watermoon

那行，这样心里就有底了。。。。。

watermoon

原帖由 annespring 于 2008-1-10 14:59 发表
在线测试热透镜的焦距和不在线测试的结果不会一致

那这个。。。有个很麻烦很悖论的问题出来了。。。

如果我设计了一个热稳腔，但是这个热稳腔的动态范围不大，且只在预定的功率下才会满足稳定条件。于是乎，虽然我的泵浦达到了预定的功率，但是在没有激光振荡的时候，按照刚才说的，其热透镜并不处于稳态时候的值，这样就不能满足稳定性条件，就出不了激光。。。

继续增加泵浦，可以使得热透镜的焦距达到设计的值，这时候腔的稳定性条件得到满足，可以出激光了。。。。但是。。。但是，一出光热透镜焦距的值又开始变化，使得腔的稳定性条件又得不到满足。。。

于是乎。。。就这样反复交替变化下去？！。。。

annespring

实际上，看你使用的泵功率，尽可能维持在高泵功率下的热透镜的焦距相对稳定就可以了。
假如你的泵为30W，实际在使用中用在25W左右最多，在这个泵率下，透镜的焦距相对稳定就可以了。
如果要在0~30W的泵下都稳定，估计有难度，相干公司的可以做到，因为它的腔是动态自己调节的。

[ 本帖最后由 annespring 于 2008-1-10 15:32 编辑 ]

watermoon

原帖由 annespring 于 2008-1-10 15:28 发表
实际上，看你使用的泵功率，尽可能维持在高泵功率下的热透镜的焦距相对稳定就可以了。
假如你的泵为30W，实际在使用中用在25W左右最多，在这个泵率下，透镜的焦距相对稳定就可以了。
如果要在0~30W的泵下都稳 ...

问题就在这里，稳定范围总是不太大，很容易就飘过去的话就不行。
不过我的问题算是有个答案了，接下来就是测一下，在线与不在线时热焦距的差异到底能有多大。
但是测试也不容易哦。。。

还跟效率有关。。。

thanks

再也不能这样

从能量守恒和转换的观点来看，振荡出光的时候，30W泵浦出15W激光，剩下的15W泵浦功率基本转换为热量。不出光的时候，泵浦功率几乎都转成热量。所以：
Q开关关闭停止振荡时的热焦距＜10K振荡时的热焦距＜100K振荡时的热焦距
因此我们的激光器在烤机的时候都是开到最大电流并用AO阻止振荡，连续烧上整两天。

watermoon

原帖由 再也不能这样 于 2008-1-10 16:03 发表
从能量守恒和转换的观点来看，振荡出光的时候，30W泵浦出15W激光，剩下的15W泵浦功率基本转换为热量。不出光的时候，泵浦功率几乎都转成热量。所以：
Q开关关闭停止振荡时的热焦距＜10K振荡时的热焦距＜100K振 ...

对您的看法，我存在异议。。。
虽然能量是守恒，但是能量的耗散方式并不只有热辐射。

Q开关关闭的时候，晶体吸收的泵浦光的效率应该会低一些（这个要测试一下，但是又不好测）。
吸收的泵浦光转化成热辐射的部分只有个固定比率，其他的要么受激辐射，要么自发辐射，总之以光能形式耗散掉。
Q开关关闭的时候是自发辐射，打开的时候是受激辐射（当然还是有自发辐射）。

这是我以为的。。。。

EinsteinDirac

原帖由 watermoon 于 2008-1-10 16:45 发表

对您的看法，我存在异议。。。
虽然能量是守恒，但是能量的耗散方式并不只有热辐射。

Q开关关闭的时候，晶体吸收的泵浦光的效率应该会低一些（这个要测试一下，但是又不好测）。
吸收的泵浦光转化成热辐 ...

我想问一下，你再激光不出光的情况下，晶体对泵浦光的吸收会改变多少？一般在不出激光的情况下a-cut，Nd：YVO4，3*3*4参杂0.3%对泵浦光的吸收可以达到大约96%（我测过），即使在出激光的时候达到100%的话，也只不过是多吸收的4%而已，假设泵浦功率为5W，那么在未出激光的情况下吸收功率为5*0.96=4.8W，其中25%左右转化成热则有1.2W转换成热了。
   但是在出激光的情况下，5W的泵浦功率出1064nm激光的话，起码有2W以上的激光输出（端泵），那么晶体吸收的功率为5-2=3W，则转化成热量为3*0.25=0.75W,可以看出在出激光的情况下热透镜焦距一定比不出光的情况下小。所以我们测量热焦距时做好在出光的情况下进行。

EinsteinDirac

原帖由 watermoon 于 2008-1-10 14:54 发表
想测一下激光晶体的热透镜焦距，但是想到一个问题。

在线测试热透镜的焦距和不在线测试的结果会不会一致呢？

问题是这样的我以为：
热效应是基于激光晶体对泵浦光的吸收，然后热弛豫过程所致。（假设就只 ...

我想问一下，你再激光不出光的情况下，晶体对泵浦光的吸收会改变多少？一般在不出激光的情况下a-cut，Nd：YVO4，3*3*4参杂0.3%对泵浦光的吸收可以达到大约96%（我测过），即使在出激光的时候达到100%的话，也只不过是多吸收的4%而已，假设泵浦功率为5W，那么在未出激光的情况下吸收功率为5*0.96=4.8W，其中25%左右转化成热则有1.2W转换成热了。
   但是在出激光的情况下，5W的泵浦功率出1064nm激光的话，起码有2W以上的激光输出（端泵），那么晶体吸收的功率为5-2=3W，则转化成热量为3*0.25=0.75W,可以看出在出激光的情况下热透镜焦距一定比不出光的情况下小。所以我们测量热焦距时最好在出光的情况下进行。

bai3697

我认为，有激光输出的热焦距要大于无激光输出的热焦距，即：有激光输出的热透镜效应要小于无激光输出的热透镜效应，因为热透镜效应主要是由于晶体对泵光的吸收，无激光输出时，大部分泵光转换为热（当然也有一部分转换成荧光），有激光输出时泵光转换成激光从而使其转换成热的部分减少，而使得热透镜效应减弱，热焦距变大！
当然，这只是我个人的观点，呵呵！

yanrzhou

是不一样的，并且量子defect越大，差别越大！