激光原理第六版周炳琨编著7章.pptx

对称稳定腔的两个低次模的单程损耗比对称稳定腔的两个低次模的单程损耗比平平-凹稳定腔的两个低次模的单程损耗比凹稳定腔的两个低次模的单程损耗比1.小孔光阑选模小孔光阑选模-减小腔的菲涅耳数减小腔的菲涅耳数N物理基础：物理基础：对平面腔、共心腔或各种稳定腔，模式的损耗对平面腔、共心腔或各种稳定腔，模式的损耗随菲涅耳数随菲涅耳数N值的增大而急剧减小。值的增大而急剧减小。一、横模的选择一、横模的选择激光器特性的控制与改善激光器特性的控制与改善模式选择模式选择腔内加光阑腔内加光阑(小孔光阑选模小孔光阑选模)在谐振腔内在谐振腔内设置小孔光阑和限制工作物质横截面面积设置小孔光阑和限制工作物质横截面面积可可以降低谐振腔的菲涅耳系数，增加衍射损耗，使激光器以降低谐振腔的菲涅耳系数，增加衍射损耗，使激光器单模运行。单模运行。这一方法实际是这一方法实际是使光斑尺寸较小的基模无阻拦地通过小使光斑尺寸较小的基模无阻拦地通过小孔光阑，而光斑尺寸较大的高阶横模却受到阻拦而遭受孔光阑，而光斑尺寸较大的高阶横模却受到阻拦而遭受较大的损耗。较大的损耗。腔内加光阑腔内加光阑(聚焦光阑选模聚焦光阑选模)为了扩大基模体积充分利用工作物质，通常采用聚焦光阑选模为了扩大基模体积充分利用工作物质，通常采用聚焦光阑选模 2.谐振腔参数谐振腔参数g、N选择法选择法一、横模的选择一、横模的选择激光器特性的控制与改善激光器特性的控制与改善模式选择模式选择TEM00单模运转的条件是：单模运转的条件是：高级模高级模TEM10损耗条件是：损耗条件是：一、横模的选择一、横模的选择激光器特性的控制与改善激光器特性的控制与改善模式选择模式选择3.非稳腔选模非稳腔选模物理基础：物理基础：对于稳定腔，基模体积最小，高阶模的体对于稳定腔，基模体积最小，高阶模的体积较大，当腔镜发生倾斜时，高阶横模损耗显著增大，积较大，当腔镜发生倾斜时，高阶横模损耗显著增大，基模受到的影响较小。基模受到的影响较小。物理基础：物理基础：非稳腔是高损耗腔，不同横模的损耗有非稳腔是高损耗腔，不同横模的损耗有很大差异。很大差异。4.微调谐振腔（倾斜腔镜法）微调谐振腔（倾斜腔镜法）一般的谐振腔中，不同的纵模具有相同的损耗一般的谐振腔中，不同的纵模具有相同的损耗，因而进行模式鉴别和选择时应可以利用不同纵模的不同增益不同纵模的不同增益。同时，也可以引入人为的损耗差。在激光工作物质中，往往存在多对激光振荡能级，可在激光工作物质中，往往存在多对激光振荡能级，可以利用窄带介质膜反射镜、光栅或棱镜等组成色散腔以利用窄带介质膜反射镜、光栅或棱镜等组成色散腔获得特定波长的跃迁振荡。获得特定波长的跃迁振荡。二、二、纵纵模的选择模的选择激光器特性的控制与改善激光器特性的控制与改善模式选择模式选择1.缩短腔的长度缩短腔的长度(短腔法短腔法)相邻两个纵模的频率差：相邻两个纵模的频率差：则当：则当：时可以实现单纵模谐振。时可以实现单纵模谐振。缺点：腔长太短，输出功率低。缺点：腔长太短，输出功率低。2.选择性损耗法（腔内插入选择性损耗法（腔内插入F-P标准具法）标准具法）物理基础：物理基础：F-P只能对某些特定频率的光通过。产生振荡的频率不仅要符合谐振腔共振条件，还要对标准具有最大的透过率。标准具透射率峰对应的频率：式中j为正整数；为标准具二镜间介质折射率；d标准具长度。激光器特性的控制与改善激光器特性的控制与改善频率稳定频率稳定单纵模单横模激光器的纵模频率为：谐振腔长度及工作物质折射率受外界因素影响，造成纵模频率发生变化。硬玻璃的内腔式氦氖激光器，当温度漂移1C时，由于腔长变化频率漂移：电子伺服系统-当激光频率偏离标准频率时，鉴频器给出误差信号控制腔长，使激光频率自动回到标准频率。主要兰姆凹陷稳频、塞曼稳频、饱和吸收稳频和无源腔稳频等。激光器特性的控制与改善激光器特性的控制与改善Q调制调制在泵浦激励开始，先使光腔具有很高损耗因子，由于阈值高不能产生振荡，使亚稳态粒子数积累较高水平，然后突然降低损耗因子，反转集居数大大超过阈值，受激辐射增强。一、一、Q调制激光器工作原理调制激光器工作原理激光器特性的控制与改善激光器特性的控制与改善Q调制调制二、二、Q调制方法调制方法1.电光调Q2.声光调Q3.被动调Q