部分IV激光器的工作特性

1、第二部分激光器的工作特性i()0激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性（3）、非均勻加寬）、非均勻加寬 多普勒加寬 晶格缺陷加寬均勻加寬非均勻加寬譜線加寬he-neco21010-3 10-2n(mhz)c(mhz)dd(mhz)100 - 300150060p(充氣壓力)大 c大非均勻加寬：非均勻加寬：每一個發(fā)光粒子所發(fā)的光只對譜線內(nèi)的某些確定的頻率 才有貢獻(xiàn)。在非均勻加寬中，各種不同的粒子對g(n)中 的不同頻率有貢獻(xiàn)。第二部分激光器的工作特性激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性（4）、增益系數(shù)）、增益系數(shù)z z+dzi(z)i(z+dz)i0zziz z+dzii+dii = i0

2、eg z0光的增益系數(shù)g：光通過單位長度的激活物質(zhì)后光強(qiáng)增加的百分?jǐn)?shù)，其單位為：厘米1 增益曲線 g () 增益系數(shù)g(,i)相對于頻率的分布 問題的提出： 外來光不是單一頻率，有一定的頻率分布0g()增益寬度 最大增益的一半處 所對應(yīng)的頻率寬度 ) ) )zidzzdizg1公式定義：第二部分激光器的工作特性激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性 損耗系數(shù) a 負(fù)增益系數(shù) ) ) )zidzzdiz1a定義公式g & a 并存的介質(zhì)中，光強(qiáng)的變化 ) ) )dzzizgzdiadz薄層 )0gzg若 )zgeizia00第二部分激光器的工作特性激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性 )

3、) ) )giziigizigzgizisss)(0小信號增益系數(shù)， 常數(shù)，與 i 無關(guān)大信號增益系數(shù)， g(i) f 即有 ( l - f )2f 2 和幾何光學(xué)成象規(guī)律相同)fllfflfffflfflfl2222fll111)llflffflfwwk2200腰斑放大率2. l = f 時00wfwfll和幾何光學(xué)成象規(guī)律不同幾何光學(xué): l=f l= (平行光) 無實象有虛象=)2222020flffww222020ffwwfl 第二部分高斯光束激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性四）、高斯光束的聚焦: 即00ww)2222020flffww)222fflfflfll20wf 1. f

4、 f 要使 要求00ww )222flff2222ffflfffl即或才能聚焦2222ffflfff如果不能聚焦3. l f fl 0仍有實象,和幾何光學(xué)成象規(guī)律不同 幾何光學(xué): l f 不能成實象第二部分高斯光束激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性要獲得良好的聚焦效果： 使用短焦距透鏡使用短焦距透鏡 (使ff ) 雙透鏡聚焦雙透鏡聚焦 f 一定時, flwfwfl00l(1)0wlfl(2)flwl00(3)fwl0wfl0w0wlf第二部分高斯光束激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性五）、高斯光束的準(zhǔn)直改善方向性，壓縮發(fā)散角高斯光波 平面光波 單透鏡準(zhǔn)直效果高斯光束通過薄透鏡 當(dāng)l

5、 = f 時 , w0 = lf/ w0 最大 f , 長焦距透鏡利于準(zhǔn)直 w0 盡可能小 02wl0w 要使 大發(fā)散角0w)2222020flffww202220201111lwfflww有限，無論l，f取何值都不可能使 說明用單透鏡不能實現(xiàn)準(zhǔn)直0w0w第二部分高斯光束激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性 準(zhǔn)直倍率(發(fā)散角壓縮比) )122120121ffflffwlwffm w0lf1f2sw(l)w0w0 短焦距透鏡聚焦, 使w0 ， 并聚在長焦距透鏡焦點上 長焦距透鏡使 f 1fl 光腰幾乎?落在焦平面上, 組成一倒裝望遠(yuǎn)鏡21ffs望遠(yuǎn)鏡放大倍率m 利用倒裝望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)直 l1l2第

6、二部分高斯光束激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性六）、高斯光束的模匹配)2222020222flffwwfflfflfl模匹配問題的提出：使一個激光諧振腔振蕩的單模高斯光束注入到另一個諧振腔內(nèi)能激發(fā)出相同的模式。 問題實質(zhì)透鏡變換第二部分高斯光束激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性 情況1：已知w0, w0, 確定透鏡焦距f及透鏡的距離 l, l)2220201fffwflflw2020wwflfl)202ffflfl)20fwl000wwf同乘0ff 2020020200ffwwflffwwfl)2222020222flffwwfflfflfl代入(2-10-18)(2-10-18)若f 確定 便可確定 l, l ( ff0 )第二部分高斯光束激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性 情況2: 兩腔相對位置固定 (即兩個光腰之間的距離)0lll及w0, w0