激光原理第六版周炳琨編著7章ppt課件

1、一、橫模的選擇一、橫模的選擇n在穩(wěn)定腔中，基模的衍射損耗最小，隨著橫模階次在穩(wěn)定腔中，基模的衍射損耗最小，隨著橫模階次的增高，衍射損耗將迅速添加。的增高，衍射損耗將迅速添加。n 諧振腔中不同的橫模具有不同的衍射損耗是橫模選諧振腔中不同的橫模具有不同的衍射損耗是橫模選擇的物理根底。擇的物理根底。n為了提高方式的鑒別才干，應(yīng)該盡量增大高階方式為了提高方式的鑒別才干，應(yīng)該盡量增大高階方式和基模的衍射損耗比，同時(shí)，還應(yīng)該盡量增大衍射和基模的衍射損耗比，同時(shí)，還應(yīng)該盡量增大衍射損耗在總損耗中占有的比例；損耗在總損耗中占有的比例；n衍射損耗的大小及模鑒別才干的值與諧振腔的腔型衍射損耗的大小及模鑒別才干的值

2、與諧振腔的腔型及菲涅耳系數(shù)有關(guān)。及菲涅耳系數(shù)有關(guān)。激光器特性的控制與改善激光器特性的控制與改善方式選擇方式選擇對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定腔的兩個(gè)低次模的單程損耗比對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定腔的兩個(gè)低次模的單程損耗比000010/平平-凹穩(wěn)定腔的兩個(gè)低次模的單程損耗比凹穩(wěn)定腔的兩個(gè)低次模的單程損耗比0010/001. 小孔光闌選模小孔光闌選模-減小腔的菲涅耳數(shù)減小腔的菲涅耳數(shù)N物理根底：對(duì)平面腔、共心腔或各種穩(wěn)定腔，方式的損耗物理根底：對(duì)平面腔、共心腔或各種穩(wěn)定腔，方式的損耗隨菲涅耳數(shù)隨菲涅耳數(shù)N值的增大而急劇減小。值的增大而急劇減小。LaN2一、橫模的選擇一、橫模的選擇激光器特性的控制與改善激光器特性的控制與改善方式選擇方式選擇

3、腔內(nèi)加光闌腔內(nèi)加光闌(小孔光闌選模小孔光闌選模) 在諧振腔內(nèi)設(shè)置小孔光闌和限制任務(wù)物質(zhì)橫截面面積可在諧振腔內(nèi)設(shè)置小孔光闌和限制任務(wù)物質(zhì)橫截面面積可以降低諧振腔的菲涅耳系數(shù)，添加衍射損耗，使激光器以降低諧振腔的菲涅耳系數(shù)，添加衍射損耗，使激光器單模運(yùn)轉(zhuǎn)。單模運(yùn)轉(zhuǎn)。 這一方法實(shí)踐是使光斑尺寸較小的基模無(wú)阻攔地經(jīng)過(guò)小這一方法實(shí)踐是使光斑尺寸較小的基模無(wú)阻攔地經(jīng)過(guò)小孔光闌，而光斑尺寸較大的高階橫模卻遭到阻攔而蒙受孔光闌，而光斑尺寸較大的高階橫模卻遭到阻攔而蒙受較大的損耗。較大的損耗。腔內(nèi)加光闌腔內(nèi)加光闌(聚焦光闌選模聚焦光闌選模)為了擴(kuò)展基模體積充分利用任務(wù)物質(zhì)，通常采用聚焦光闌選模為了擴(kuò)展基模體積充

4、分利用任務(wù)物質(zhì)，通常采用聚焦光闌選模 2. 諧振腔參數(shù)諧振腔參數(shù)g、N選擇法選擇法一、橫模的選擇一、橫模的選擇激光器特性的控制與改善激光器特性的控制與改善方式選擇方式選擇110021000rrelg111021010rrelgTEM00單模運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是：?jiǎn)文＿\(yùn)轉(zhuǎn)的條件是： 高級(jí)模高級(jí)模TEM10損耗條件是：損耗條件是：一、橫模的選擇一、橫模的選擇激光器特性的控制與改善激光器特性的控制與改善方式選擇方式選擇3. 非穩(wěn)腔選模非穩(wěn)腔選模物理根底：對(duì)于穩(wěn)定腔，基模體積最小，高階模的體物理根底：對(duì)于穩(wěn)定腔，基模體積最小，高階模的體積較大，當(dāng)腔鏡發(fā)生傾斜時(shí)，高階橫模損耗顯著增大，積較大，當(dāng)腔鏡發(fā)生傾斜時(shí)，

5、高階橫模損耗顯著增大，基模遭到的影響較小。基模遭到的影響較小。物理根底：非穩(wěn)腔是高損耗腔，不同橫模的損耗有物理根底：非穩(wěn)腔是高損耗腔，不同橫模的損耗有很大差別。很大差別。4. 微調(diào)諧振腔傾斜腔鏡法微調(diào)諧振腔傾斜腔鏡法普通的諧振腔中，不同的縱模具有一樣的損耗，因此進(jìn)普通的諧振腔中，不同的縱模具有一樣的損耗，因此進(jìn)展方式鑒別和選擇時(shí)應(yīng)可以利用不同縱模的不同增益。展方式鑒別和選擇時(shí)應(yīng)可以利用不同縱模的不同增益。同時(shí)，也可以引入人為的損耗差。同時(shí)，也可以引入人為的損耗差。 在激光任務(wù)物質(zhì)中，往往存在多對(duì)激光振蕩能級(jí)，可在激光任務(wù)物質(zhì)中，往往存在多對(duì)激光振蕩能級(jí)，可以利用窄帶介質(zhì)膜反射鏡、光柵或棱鏡等組

6、成色散腔以利用窄帶介質(zhì)膜反射鏡、光柵或棱鏡等組成色散腔獲得特定波長(zhǎng)的躍遷振蕩。獲得特定波長(zhǎng)的躍遷振蕩。二、縱模的選擇二、縱模的選擇激光器特性的控制與改善激光器特性的控制與改善方式選擇方式選擇1. 縮短腔的長(zhǎng)度縮短腔的長(zhǎng)度(短腔法短腔法)相鄰兩個(gè)縱模的頻率差：相鄰兩個(gè)縱模的頻率差：那么當(dāng)：那么當(dāng)： 時(shí)可以實(shí)現(xiàn)單縱模諧振。時(shí)可以實(shí)現(xiàn)單縱模諧振。 Lcqqq21TqLc2缺陷：腔長(zhǎng)太短，輸出功率低。缺陷：腔長(zhǎng)太短，輸出功率低。2. 選擇性損耗法腔內(nèi)插入選擇性損耗法腔內(nèi)插入F-P規(guī)范具法規(guī)范具法物理根底：物理根底： F-P只能對(duì)某些特定頻率的光經(jīng)過(guò)。產(chǎn)生振蕩的頻只能對(duì)某些特定頻率的光經(jīng)過(guò)。產(chǎn)生振蕩的頻

7、率不僅要符合諧振腔共振條件，還要對(duì)規(guī)范具有最大的透過(guò)率。率不僅要符合諧振腔共振條件，還要對(duì)規(guī)范具有最大的透過(guò)率。規(guī)范具透射率峰對(duì)應(yīng)的頻率：規(guī)范具透射率峰對(duì)應(yīng)的頻率：式中j為正整數(shù)； 為規(guī)范具二鏡間介質(zhì)折射率；d規(guī)范具長(zhǎng)度。cos2 dcjj激光器特性的控制與改善激光器特性的控制與改善頻率穩(wěn)定頻率穩(wěn)定單縱模單橫模激光器的縱模頻率為：Lcqq2諧振腔長(zhǎng)度及任務(wù)物質(zhì)折射率受外界要素影響，呵斥縱模頻率發(fā)生變化。LLLLqqqq硬玻璃的內(nèi)腔式氦氖激光器，當(dāng)溫度漂移1C時(shí)，由于腔長(zhǎng)變化頻率漂移：6146103107 . 4101500電子伺服系統(tǒng)-當(dāng)激光頻率偏離規(guī)范頻率時(shí)，鑒頻器給出誤差信號(hào)控制腔長(zhǎng)，使激光頻率自動(dòng)回到規(guī)范頻率。主要蘭姆凹陷穩(wěn)頻、塞曼穩(wěn)頻、飽和吸收穩(wěn)頻和無(wú)源腔穩(wěn)頻等。激光器特性的控制與改善激光器特性的控制與改善Q調(diào)制調(diào)制在泵浦鼓勵(lì)開(kāi)場(chǎng)，先使光腔具有很高損耗因子，由于閾值高不能產(chǎn)生振蕩，使亞穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)積累