第二部分激光產(chǎn)生的基本原理演示文稿

第二部分激光產(chǎn)生的基本原理演示文稿當(dāng)前1頁，總共11頁。優(yōu)選第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前2頁，總共11頁。激光的基本原理及特性2、激光器的基本結(jié)構(gòu)STE光子集中在幾個(gè)模式開放式光諧振腔使特定（軸向）模式的增加,其它（非軸向）模式數(shù)逸出腔外，使軸向模有很高的光子簡(jiǎn)并度。工作物質(zhì),光學(xué)諧振腔,激勵(lì)能源是一般激光器的三個(gè)基本部分。軸向模非軸向模技術(shù)思想的重大突破－F-P光諧振腔第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前3頁，總共11頁。激光的基本原理及特性3、激光產(chǎn)生的基本條件及激光形成過程基本條件：1、實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（粒子數(shù)反常分布）2、滿足閾值條件（增益大于或等于損耗）激光形成過程：泵浦（抽運(yùn)）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)受激放大振蕩放大達(dá)到閾值激光輸出閾值：產(chǎn)生激光所要需的最低能量粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是STE占優(yōu)勢(shì)（產(chǎn)生激光）的前提條件依靠外界向物質(zhì)提供能量（泵浦或稱激勵(lì)）才能打破熱平衡，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激勵(lì)（泵浦）能源是激光器基本組成部分之一光(閃光燈，激光)、電(氣體放電，電注入)、化學(xué)、核第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前4頁，總共11頁。激光的基本原理及特性（二）、光學(xué)諧振腔及激光的模式1、光腔的構(gòu)成及穩(wěn)定條件

光學(xué)諧振腔的作用：提供反饋和模式選擇另：折疊腔、環(huán)形腔、復(fù)合腔復(fù)合腔－腔內(nèi)加入其它光學(xué)元件，如透鏡，F(xiàn)－P標(biāo)準(zhǔn)具等

(a)閉腔(b)開腔(c)氣體波導(dǎo)腔

腔的構(gòu)成與分類h1h2h3半導(dǎo)體激光器介質(zhì)波導(dǎo)腔2<1,3第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前5頁，總共11頁。激光的基本原理及特性

非穩(wěn)定腔傍軸光線有限次反射后便逸出腔外

幾何偏折損耗大(高損耗腔)幾何光學(xué)方法兩種不同的腔的理論處理方法,設(shè)計(jì)方法不同共軸球面鏡腔的穩(wěn)定性條件共軸球面鏡腔兩反射鏡為球面鏡,有共同光軸

凹面鏡R>0;凸面鏡R<0;平面鏡R＝∞穩(wěn)定條件:幾何偏折損耗

穩(wěn)定腔

任何傍軸光線可以在腔內(nèi)往返無限多次不會(huì)逸出腔外幾何偏折損耗小(低損耗腔)利用幾何光學(xué)光線矩陣方法分析腔中的幾何偏折損耗第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前6頁，總共11頁。激光的基本原理及特性穩(wěn)定判據(jù)表達(dá)式穩(wěn)定腔其中

只適用于簡(jiǎn)單的共軸球面鏡腔(直腔)

穩(wěn)定腔因腔損耗小，適用于中、小功率激光器；非穩(wěn)腔可用于大功率激光器中，其優(yōu)點(diǎn)是模體積大，還可限制模式g1g201-11-1g1g2=1g1g2=1第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前7頁，總共11頁。激光的基本原理及特性2、激光器中常用光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)形式L（1）、平行平面鏡腔：

R

＝R＝∞腔的模體積大，衍射損耗比較大，常用在固體激光器中。12（2）、共焦腔：

R＝R＝L，腔的模體積最小，幾何損耗小。

12（3）、雙凹腔：R1R2>L，>L，或者R1<L，R2<L，但：R1R2＋>L腔的模體積大于共焦腔，一般用于中小功率激光器。（4）、平凹腔：當(dāng)L＝R/2時(shí)為半共焦腔，一般也常用于中小功率激光器。第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前8頁，總共11頁。激光的基本原理及特性2、激光器中常用光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)形式（5）、實(shí)共心腔：

R

＋R＝1

對(duì)稱共心腔：

12（6）、虛共焦腔：

R/2＋R/2＝L，

12R1R2＝＝L/2非穩(wěn)腔的特點(diǎn):

具有較大的模體積具有較好的選模能力能實(shí)現(xiàn)光束的側(cè)向耦合輸出第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前9頁，總共11頁。激光的基本原理及特性3、諧振腔的縱模及駐波條件（1)、

模式表示方法及模式特征參數(shù)

TEMmnq－TransverseElectromagneticwave

m,n－橫模指數(shù)；q

－縱模指數(shù)模式主要特征：

*場(chǎng)分布，諧振頻率，往返損耗，發(fā)散角沿光軸方向（縱向）場(chǎng)分布E(z)

－縱模場(chǎng)分布垂直于光軸方向(橫向)場(chǎng)分布E(x,y)－橫模（2）、

縱模

（干涉儀理論）

－具有相同的縱向場(chǎng)分布的模式第二部分激光產(chǎn)生的基本原理當(dāng)前10頁，總共11頁。激光的基本原理及特性L駐波場(chǎng)分布

縱