激光技術(shù)之模式選擇-預(yù)覽頁
【正文】 橫波，圖上的標(biāo)記符號，是從微波技術(shù)上接過來的， m代表x方向上的波節(jié)數(shù), n代表y方向上波節(jié)數(shù)。另外，相鄰橫模的偏振方向雖相同，但有的有π位相差, 如圖中所示的箭頭。,所謂縱模, 就是指沿諧振腔軸線方向上的激光光場分布。,5.2 橫模選擇技術(shù),由激光原理可知，一臺激光器的諧振腔中可能有若干個穩(wěn)定的振蕩模，只要某一種模的單程增益大于其單程損耗，即滿足激光振蕩條件，該模式就有可能被激發(fā)而起振。,由圖可見， 在菲涅耳數(shù)N值相同的情況下, 對稱穩(wěn)定腔的衍射損耗隨|g|的減小而降低。通過減小腔的菲涅數(shù)N也可以達到這一目的。 N要選擇適當(dāng)(折中一下： 一般 0.52),橫模衍射損耗的差別不僅與不同類型的諧振腔結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與腔的菲涅耳數(shù)N有關(guān)。(矛盾）,橫模選擇方法可分為兩類：一類是改變諧振腔的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以獲得各模衍射損耗的較大差別，提高諧振腔的選模性能；另一類是在一定的諧振腔內(nèi)插入附加的選模元件來提高選模性能。但是Ｎ值太小時，模體積很小，輸出功率也就很低。,采用小孔光闌作為選模元件插入腔內(nèi)是固體激光器中常用的選模方法, 如圖5.27所示。只要小孔光闌的孔徑選擇適當(dāng)，TEM00模和TEM10模滿足(5.23)和(5.24)式，便可選出基模。當(dāng) 0.5時，模式損耗與不加光闌時基本相同。,圖5.29 共心腔δ10 / δ00與光闌孔徑的關(guān)系,圖5.210 聚焦光闌法選模,這種方法是在諧振腔內(nèi)插入透鏡或透鏡組配合小孔光闌進行選模，光闌放在透鏡的焦點上。,3.腔內(nèi)插入透鏡選橫模,這種方法雖然擴大了基模模體積，但附加了兩個透鏡而增加了腔的插入損耗，并給調(diào)整帶來困難。如以Δν0表示增益曲線高于閾值部分的寬度，相鄰縱模的頻率間隔為Δνq，則可能同時振蕩的縱模數(shù),5.3 縱模選擇技術(shù),一.縱模選擇原理,對于一般穩(wěn)定腔來說，由衍射理論可知，不同的橫模(TEMmm)具有不同的諧振頻率數(shù),故參與振蕩的橫模數(shù)越多，總的振蕩頻譜結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜；當(dāng)腔內(nèi)只存在單橫模(TEM00)振蕩時, 其振蕩頻譜結(jié)構(gòu)才較簡單，為一系列分立的振蕩頻率，其間隔為Δν=c/2nL。,如果激光工作物質(zhì)具有發(fā)射多條不同波長的激光譜線，那么，在縱模選擇之前，必須將頻率進行粗選, 將不需要的譜線抑制掉。諧振腔所能選擇振蕩的最小波長范圍由棱鏡的角色散和腔內(nèi)振蕩光束的發(fā)散角決定。將(5.31)式求導(dǎo)后代入，得,(5.33),式中，dn/dλ表示不同材料的析射率對波長變化的導(dǎo)數(shù)。,另一種色散腔是用一個反射光柵代替諧振腔的一個反射鏡，如圖5.32所示。如HeNe激光器，當(dāng)L=1m時，其縱模間隔 =150MHz(設(shè)n=1)。因此在大功率單縱模輸出的場合，此法不適用。由圖可以看出，標(biāo)準(zhǔn)具有反射率R越大，則透射曲線越窄，選擇性就越好。,FP標(biāo)準(zhǔn)具選縱模的優(yōu)點在于標(biāo)準(zhǔn)具平行平面板間的厚度可以做得很薄，由于腔長沒有縮短，輸出功率仍可很大。,圖5.38 復(fù)合腔選模,適當(dāng)選擇l1及l(fā)2，可以使復(fù)合腔的頻率間隔足夠大，即兩相鄰縱模間隔足夠大，與增益線寬相比擬時，即可實現(xiàn)單縱模運轉(zhuǎn)。 因為在一般的直式諧振腔中，振蕩的光場是駐波場，在波腹處光最強，在波節(jié)處光最弱，形成所謂駐波效應(yīng)，因此造成腔內(nèi)光強分布的空間縱向不均勻性，從而導(dǎo)致粒子數(shù)反轉(zhuǎn)空間不均勻。本節(jié)就一般常用的觀測方法予以介紹。,一.直接觀測法,對于1.06μm的近紅外激光，可采用上轉(zhuǎn)換材料(波長由長變短)做成的薄片，將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見光。,Thanks very much! 歡迎交流
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