光学谐振腔的损耗概要.ppt

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1、3.2 3.2 3.2 3.2 光学谐振腔的损耗光学谐振腔的损耗光学谐振腔的损耗光学谐振腔的损耗 损耗大小是评价谐振腔的一个重要指损耗大小是评价谐振腔的一个重要指标，也是腔模理论的重要研究课题。标，也是腔模理论的重要研究课题。本节讨论无源（增益本节讨论无源（增益G=0G=0）开腔的各种）开腔的各种损耗及其计算。损耗及其计算。光学谐振腔中的损耗光学谐振腔中的损耗光学谐振腔中的损耗光学谐振腔中的损耗一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型1.1.几何偏折损耗几何偏折损耗 光线在腔内往返传播时，可能从腔的侧面偏光线在腔内往返传播时，可能

2、从腔的侧面偏折出去，这种损耗称为几何偏折损耗。折出去，这种损耗称为几何偏折损耗。几何偏折损耗与腔型、模次的高低有关。几何偏折损耗与腔型、模次的高低有关。一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型2.2.衍射损耗衍射损耗 由光的衍射造成的损耗。由光的衍射造成的损耗。衍射损耗与腔的菲涅耳数（衍射损耗与腔的菲涅耳数（N=aN=a2 2/L/L）有关，）有关，与腔的几何参数与腔的几何参数g g有关，而且不同横模的衍射损有关，而且不同横模的衍射损耗也各不相同。耗也各不相同。一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的

3、损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型3.3.腔镜反射不完全引起的损耗腔镜反射不完全引起的损耗4.4.其它损耗其它损耗 包括材料中的非激活吸收、散射，腔内插入包括材料中的非激活吸收、散射，腔内插入物（如布儒斯特窗、调物（如布儒斯特窗、调Q Q元件、调制器、元件、调制器、F-PF-P标准标准具等）。具等）。一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型一、光学谐振腔中的损耗类型 前两种损耗为选择性损耗，由积分方前两种损耗为选择性损耗，由积分方程本征值所决定；程本征值所决定；后两种损耗为非选择性损耗。后两种损耗为非选择性损耗。二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述二

4、、损耗的描述1.1.用用平均单程损耗因子描述平均单程损耗因子描述 设设I0初始光强，初始光强，I1经过无源腔往返一次后的光强。经过无源腔往返一次后的光强。则则 二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述当当很小时，很小时，二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述若损耗由多种因素引起，则有：若损耗由多种因素引起，则有：二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述2.2.用用R R无源腔中光子的平均寿命描述：无源腔中光子的平均寿命描述：腔内腔内t t时刻的光子数为时刻的光子数为式中表示单位长度上的损耗，表示光在介质中单位时间所通过的长度，所以表示通过介质单

5、位时间的损耗。可见：二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述2.2.用用R R无源腔中光子的平均寿命描述：无源腔中光子的平均寿命描述：如果寿命是由多种因素引起的：如果寿命是由多种因素引起的：二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述3.3.用用QQ无源腔的品质因数（无源腔的品质因数（Q Q值）描述：值）描述：二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述二、损耗的描述4.4.用用无源谐振腔的线宽描述：无源谐振腔的线宽描述：4个参量（、R、Q、C）是等价的，知道其一，就知道其余二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算1.1.由腔镜反射不完

6、全引起的损耗由腔镜反射不完全引起的损耗当r1=1，r2=r1时二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算2.2.平行平面腔中斜向传播波型的几何损耗平行平面腔中斜向传播波型的几何损耗二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算2.2.平行平面腔中斜向传播波型的几何损耗平行平面腔中斜向传播波型的几何损耗设光线经m次往返逸出腔外二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算3.3.腔镜倾斜时的几何损耗腔镜倾斜时的几何损耗二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算3.3.腔镜倾斜时的几何损

7、耗腔镜倾斜时的几何损耗设光线经m次往返逸出腔外二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算3.3.腔镜倾斜时的几何损耗腔镜倾斜时的几何损耗设光线经m次往返逸出腔外二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算4.4.衍射损耗衍射损耗二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算4.4.衍射损耗衍射损耗 孔径为2a的平行平面腔等效于孔径为2a的孔阑传输线，衍射的第一极小值出现在的方向忽略第一暗环以外的光；假设中心亮斑内光强均匀分布。二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算4.4.衍射损耗衍射损耗设 W0总光能；W-射入第二孔径内的光能。称为腔的菲涅耳数二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算二、损耗的具体计算4.4.衍射损耗衍射损耗由的定义，有：N越大，损耗越小，这一结论对各类谐振腔都具有普遍意义。