(精品)第二部分-(IV)-激光器的工作特性.ppt

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1、激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性第二部分激光器的工作特性四、激光器的基本工作特性四、激光器的基本工作特性（一）、连续激光器的稳态工作特性（一）、连续激光器的稳态工作特性1、几个基本概念、几个基本概念（1）、光谱线加宽）、光谱线加宽 自发辐射光谱不是单一的，而是分布在中心频率:附近一个很小的频率范围内。（2）、均匀加宽）、均匀加宽 0E Eh21I()0自然加宽 N碰撞加宽 C晶格震动加宽均匀加宽引起加宽的物理因素对每个原子都等同,每个发光原子都按整个线型发光激光的基本原理及特性激光的基本原理及特性（3）、非均匀加宽）、非均匀加宽 多普勒加宽 晶格缺陷加宽均匀加宽非均匀加宽谱线加宽He-

2、NeCO21010-3 10-2N(MHz)C(MHz)DD(MHz)100-300150060P(充气压力)大 C大非均匀加宽：非均匀加宽：每一个发光粒子所发的光只对谱线内的某些确定的频率 才有贡献。在非均匀加宽中，各种不同的粒子对g(n)中 的不同频率有贡献。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）、增益系数）、增益系数z z+dzI(z)I(z+dz)I0zzIz z+dzII+dII=I0eG Z0光的增益系数G：光通过单位长度的激活物质后光强增加的百分数，其单位为：厘米1 增益曲线 g()增益系数g(,I)相对于频率的分布 问题的提出：外来光不是单一频率

3、，有一定的频率分布0g()增益宽度 最大增益的一半处 所对应的频率宽度公式定义：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 损耗系数 负增益系数定义公式g&并存的介质中，光强的变化dz薄层若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小信号增益系数，常数，与 I 无关大信号增益系数，g(I)F 即有(l-F)2f 2 和几何光学成象规律相同腰斑放大率2.l=F 时和几何光学成象规律不同几何光学:l=F l=(平行光)无实象有虚象=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四）、高斯光束的聚焦:即1.F f 要使 要求即或才能聚焦如果不能聚

4、焦3.l F 仍有实象,和几何光学成象规律不同 几何光学:l F 不能成实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获得良好的聚焦效果：使用短焦距透镜使用短焦距透镜(使FF)双透镜聚焦双透镜聚焦 F 一定时,(1)(2)(3)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）、高斯光束的准直改善方向性，压缩发散角高斯光波 平面光波 单透镜准直效果高斯光束通过薄透镜 当l=F 时,w0=F/w0 最大 F ,长焦距透镜利于准直 w0 尽可能小 要使 大发散角有限，无论l，F取何值都不可能使 说明用单透镜不能实现准直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

5、性 准直倍率(发散角压缩比)短焦距透镜聚焦,使w0，并聚在长焦距透镜焦点上 长焦距透镜使 F 光腰几乎?落在焦平面上,组成一倒装望远镜望远镜放大倍率M 利用倒装望远镜准直L1L2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六）、高斯光束的模匹配模匹配问题的提出：使一个激光谐振腔振荡的单模高斯光束注入到另一个谐振腔内能激发出相同的模式。问题实质透镜变换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 情况1：已知w0,w0,确定透镜焦距F及透镜的距离 l,l同乘代入(2-10-18)(2-10-18)若F 确定 便可确定 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 情况2:两腔相对位置固定(即两个光腰之间的距离)及w0,w0确定,为了实现模匹配,F 如何选择 第二部分高斯光束