完美版课件激光原理复习.ppt
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1、“辐射的受激发射光放大辐射的受激发射光放大”激光激光特点:特点:方向性好方向性好,单色性好单色性好,亮度高亮度高,相干性好相干性好 激激 光光 (Laser)(Laser)自发辐射自发辐射,受激吸收受激吸收,受激辐射受激辐射激光具有很高的光子简并度激光具有很高的光子简并度普通光源普通光源工作物质工作物质激励能源激励能源谐振腔谐振腔谐振腔谐振腔模式选择提供轴向光波模的反馈由两个球面镜构成的开放式光学谐振腔TEMmnq共轴球面腔的共轴球面腔的稳定性条件稳定性条件光腔的损耗光腔的损耗开腔模式和衍射理论分析方法开腔模式和衍射理论分析方法(自再现模,菲涅耳基尔霍夫衍射积分)v(x,y)应为复函数,它的模
2、应为复函数,它的模 v(x,y)描述镜面上场的振幅分布,描述镜面上场的振幅分布,而其辐角而其辐角 arg v(x,y)描述镜面上场的相位分布。描述镜面上场的相位分布。共焦腔振幅分布和光斑尺寸振幅分布和光斑尺寸模体积模体积等相位面的分布等相位面的分布远场发散角远场发散角共焦腔共焦腔共焦腔共焦腔稳定球面腔稳定球面腔X任意一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价任意一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价 思路:任一个共焦腔模有无穷多个等相位面,可构成无穷多个等价球面腔证明所有这些球面腔都是稳定腔X任一满足稳定性条件的球面腔唯一地等价于某一共任一满足稳定性条件的球面腔唯一地等价于某一共焦腔焦腔思路:由稳定球面腔
3、的腔参数(R1、R2、L)可以唯一地解出一组数(z1、z2、f2),从而唯一地确定等价共焦腔基模高斯光束的基本性质及特征参数基模高斯光束的基本性质及特征参数(z):与传播轴线相交于:与传播轴线相交于z点的高斯光束等相位面上的光斑半径点的高斯光束等相位面上的光斑半径R(z):与传播轴线相交于与传播轴线相交于z点的高斯光束等相位面的曲率半径点的高斯光束等相位面的曲率半径f是高斯光束的共焦参数是高斯光束的共焦参数复曲率半径fzfz参数参数WR参数参数 q参数参数高斯光束的聚焦和准直高斯光束的聚焦和准直高斯光束高斯光束q参数的变换规律参数的变换规律高斯光束特征参数高斯光束特征参数“辐射的受激发射光放大
4、辐射的受激发射光放大”激光激光特点:特点:方向性好方向性好,单色性好单色性好,亮度高亮度高,相干性好相干性好 激激 光光 (Laser)(Laser)自发辐射自发辐射,受激吸收受激吸收,受激辐射受激辐射激光具有很高的光子简并度激光具有很高的光子简并度普通光源普通光源工作物质工作物质激励能源激励能源谐振腔谐振腔光和物质光和物质的相互作用的相互作用光和物质的相互作用光和物质的相互作用均匀加宽工作物质的增益系数均匀加宽工作物质的增益系数非均匀加宽工作物质的增益系数非均匀加宽工作物质的增益系数自发辐射自发辐射,受激吸收受激吸收,受激辐射受激辐射速率方程速率方程谱线加宽谱线加宽自然加宽自然加宽多普勒加宽
5、多普勒加宽碰撞加宽碰撞加宽稳态速率方程稳态速率方程均匀加宽工作物质的增益系数均匀加宽工作物质的增益系数 反转集居数 小信号增益系数 大信号本身的增益系数 强光入射时弱光的增益系数非均匀加宽工作物质的增益系数非均匀加宽工作物质的增益系数 大信号本身的增益系数 强光入射时弱光的增益系数烧孔效应 驻波腔激光器工作物质中弱光的增益系数速率方程速率方程增益饱和增益饱和激激 光光 器器工作特性工作特性振荡振荡阈值阈值振荡模振荡模式式输出功率输出功率输出线宽输出线宽弛豫振荡弛豫振荡选选 模模调调Q/Q/锁模锁模/放大放大稳稳 频频谐振腔谐振腔理理 论论高斯光束高斯光束频率频率技术技术输出频率输出频率控制与改
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