第5章激光原理复习总结.优秀PPT.ppt
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1、第一节第一节 激光器的振荡阈值激光器的振荡阈值一、阈值种类一、阈值种类阈阈值反转集居数密度值反转集居数密度阈阈值增益系数值增益系数连续或长脉冲激光器的连续或长脉冲激光器的阈阈值泵浦功率值泵浦功率短脉冲激光器的短脉冲激光器的阈阈值泵浦能量值泵浦能量二、阈二、阈值反转集居数密度值反转集居数密度1、阈、阈值反转集居数密度值反转集居数密度l:工作物质的长度工作物质的长度2、振荡条件:、振荡条件:1 1三、阈三、阈值增益系数值增益系数1、阈、阈值增益系数:值增益系数:不同纵模具有相同的损耗不同纵模具有相同的损耗 ,因而具有相同,因而具有相同 。不向的横模具有不同的损耗不向的横模具有不同的损耗 ,因而有不
2、同,因而有不同 ,高次横模的高次横模的 比基模的大。比基模的大。2、振荡条件:、振荡条件:2 2其次节其次节 激光器的振荡模式激光器的振荡模式试说明某个频率的光最终要成为激光的纵模输出,试说明某个频率的光最终要成为激光的纵模输出,它必需突破几个关口。它必需突破几个关口。参考答案:参考答案:满足腔的谐振条件,成为腔的梳状模之一。满足腔的谐振条件,成为腔的梳状模之一。频率频率落入工作物质的谱线线型范围落入工作物质的谱线线型范围 F F 内。内。小信号增益系数大于阈值增益系数小信号增益系数大于阈值增益系数。一、匀整加宽激光器的模竞争一、匀整加宽激光器的模竞争1、增益曲线匀整饱和引起的纵模自选模作用、
3、增益曲线匀整饱和引起的纵模自选模作用(1)参与竞争的模:参与竞争的模:,都落入,都落入 内内各自都有:各自都有:3 3(2)竞争或自选模过程竞争或自选模过程g 0()如图,起先时:如图,起先时:由于饱和效应,增由于饱和效应,增益曲线下降。益曲线下降。当降到曲线当降到曲线1时:时:1Iq+1停止上升,而停止上升,而Iq-1和和Iq接着上升,增益曲接着上升,增益曲线接着下降,使线接着下降,使 Iq+1快速减小并熄灭。快速减小并熄灭。当降到曲线当降到曲线2时:时:2Iq-1停止上升,而停止上升,而Iq继继续上升,增益曲线接着下降,使续上升,增益曲线接着下降,使,Iq-1 熄灭。熄灭。34 4当降到曲
4、线当降到曲线3时:时:Iq停止上升,停止上升,由于没有其他的纵模使增益曲线下降由于没有其他的纵模使增益曲线下降,则激光器则激光器就稳定在就稳定在 Iq 上上,从而输出单纵模激光。从而输出单纵模激光。结论:志向状况下,匀整加宽稳态激光器的输出结论:志向状况下,匀整加宽稳态激光器的输出应是单纵模,其频率在增益曲线中心频率旁边,应是单纵模,其频率在增益曲线中心频率旁边,其它纵模被抑制而熄灭。在模的竞争过程中,频其它纵模被抑制而熄灭。在模的竞争过程中,频率越远离中心频率的光越先熄灭。率越远离中心频率的光越先熄灭。2 2、空间烧孔引起的多纵模振荡、空间烧孔引起的多纵模振荡(1)激光强时,匀整加宽激光器为
5、多纵模振荡,激发激光强时,匀整加宽激光器为多纵模振荡,激发越强,达到阈值从而参与竞争而振荡的纵模数越多。越强,达到阈值从而参与竞争而振荡的纵模数越多。5 5理由:腔内理由:腔内驻波场分布要引起增益空间烧孔效应。驻波场分布要引起增益空间烧孔效应。(2)(2)增益的轴向增益的轴向(或纵向或纵向)空间烧孔效应空间烧孔效应(a)(b)L由于腔内的驻波场分由于腔内的驻波场分布,波腹处光强大,布,波腹处光强大,波节处光强小,由于波节处光强小,由于饱和效应,则反转集饱和效应,则反转集居数从而增益系数在居数从而增益系数在波腹处最小,在波节波腹处最小,在波节处最大,形成增益系处最大,形成增益系数的轴向空间分布。
6、数的轴向空间分布。增益的轴向增益的轴向(或纵向或纵向)空间烧孔效应空间烧孔效应6 6(a)(b)(c)L(3)(3)纵模的纵模的空间竞争空间竞争若一纵模的波腹与若一纵模的波腹与另一个纵模的波节另一个纵模的波节重合较好,则两模重合较好,则两模可分用纵向不同空可分用纵向不同空间的反转粒子而同间的反转粒子而同时振荡。时振荡。轴向空间烧孔的形轴向空间烧孔的形成条件是:成条件是:驻波腔驻波腔(烧孔间距在波长量级烧孔间距在波长量级)粒子空间粒子空间转移速度较慢转移速度较慢(4)纵模空间烧孔的消退纵模空间烧孔的消退使激活粒子在空间快速转移,抹平烧孔。使激活粒子在空间快速转移,抹平烧孔。加上光隔离器形成环形行
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