激光的基本技術(shù)ppt-預(yù)覽頁
【正文】 個諧振腔的縱模頻率間隔分別為：,4.1.2 激光單橫模的選取,橫模選擇的原則 激光振蕩的閾值條件為：G＞a a為總損耗系數(shù)，它可表示為： a=δi+δm+δd 其中δi為激光束通過增益介質(zhì)產(chǎn)生的損耗；δm為激光束在諧振腔鏡面上由于透射、散射和吸收等因素而產(chǎn)生的損耗；δd為激光在諧振腔中因衍射而產(chǎn)生的損耗。,橫模選擇常遵循的原則是： ①必須盡量增大高階橫模與基模的衍射損耗比（差異），即盡量增大比值δ10／δ00。菲涅耳數(shù)是表征諧振腔衍射損耗的一個特征參數(shù)。,圖中畫出了對稱腔TEM00模的單程衍射損耗隨菲涅耳數(shù)的變化。反之，模體積小，輸出功率就小。 ②當(dāng)R為一定值時，W0隨腔L變化存在一極大值，可得出極大值條件為L＝R（共焦腔）。,（1）腔型及參數(shù)g、N的選擇 諧振腔的橫模選擇是以腔內(nèi)不同橫模具有不同的衍射損耗為根據(jù)的。為了抑制高階模，就必須減小腔的非涅爾數(shù)N。此法具有以下幾種不同形式：,①小孔光闌選模 由于基模具有最小的光斑尺寸，而其它高階模的光斑尺寸則依次變大。插入小孔光闌相當(dāng)于減小腔鏡的橫截面積，即減小了諧振腔的菲涅爾數(shù)N，使δ00及δ10都有所增大，從而選出基模。,②聚焦光闌法 小孔光闌法具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。其原理是使腔內(nèi)平行光束聚焦，再在焦點(diǎn)處插入一個小孔光闌，使得只有沿軸向行進(jìn)的平行光束才能通過小孔往返振蕩，而其它方向上的光束被小孔光闌所阻截。故不適用大功率、大能量激光器件。,圖47 腔內(nèi)望遠(yuǎn)鏡法,（3）其它選模方法。凡偏離θc的光束，其反射率不高。但高階橫模其功率密度低，不易“漂白”染料，兩者的損耗具有較大的差異，從而達(dá)到選基模的目的。而基橫模損耗小，受到影響小，容易獲得基模輸出，但輸出功率會因此而下降。最簡單的辦法就是在腔內(nèi)靠近反射鏡的地方放置一個光闌（用于增益較低的氣體激光器），如圖所示。,2.主動式穩(wěn)頻,(1) 把激光器中原子躍遷的中心頻率做為參考頻率，把激光頻率鎖定到躍遷的中心頻率上，如蘭姆凹陷法。這種穩(wěn)頻激光器的基本結(jié)構(gòu)如圖48所示,圖48 蘭姆凹陷法穩(wěn)頻激光器的基本結(jié)構(gòu),2.腔長自動補(bǔ)償系統(tǒng)的方框圖如圖49所示,圖49 蘭姆凹陷法穩(wěn)頻方框圖,壓電陶瓷加一直流電壓：使初始頻率為,壓電陶瓷上還需加一頻率為f(約為lkHz)、幅度很小(只有零點(diǎn)幾伏)的交流訊號，此訊號稱為“搜索訊號”,當(dāng)壓電陶瓷外表面加正電壓、內(nèi)表面加負(fù)電壓時壓電陶瓷伸長,反之則縮短,因而可利用壓電陶瓷的伸縮來控制腔長。,4.2.4 飽和吸收法穩(wěn)頻,4.激光通過激光管和吸收管時所得到的單程凈增益應(yīng)該是激光管中的單程增益 和吸收管中的單程吸收 的差，即,如圖414(a)，只有頻率調(diào)到 附近激光才能振蕩。 規(guī)定發(fā)散球面波的曲率半徑為正，會聚球面波的曲率半徑為負(fù)，則如圖所示，成像公式可改寫為：,圖415 球面波通過薄透鏡的變換,實際問題中，通常 和 是已知的，此時 ，則入射光束在鏡面處的波陣面半徑和有效截面半徑分別為：,3. 將透鏡的變換應(yīng)用到高斯光束上。,另一方面：,(1) 短焦距：即,4.3.2 高斯光束的聚焦,1.高斯光束入射到短焦距透鏡時的聚焦情形,(2) 短焦距時出射高斯光束束腰位置：,圖417 短焦距透鏡的聚焦,出射光束束腰在透鏡后焦點(diǎn)處,(4) 聚焦點(diǎn)的光斑尺寸：,(3) 在滿足條件 和 的情況下，出射的光束聚焦于透鏡的焦點(diǎn)附近。,因為：,圖417 短焦距透鏡的聚焦,3.選用兩個透鏡，短焦距的凸透鏡和焦距較長的凸透鏡可以達(dá)到準(zhǔn)直的目的。 又由于?＞?0，因此有M’ ?M ＞1,4.4 激光調(diào)制技術(shù),4.4.1 激光調(diào)制的基本概念,1. 激光調(diào)制就是把激光作為載波攜帶低頻信號。它由兩塊交叉偏振片及其間放置的一塊單軸電光晶體組成。為使工作點(diǎn)選在曲線中點(diǎn)處，通常在調(diào)制晶體上外加直流偏壓 來完成。,3.施加電壓后，上、下層棱鏡中傳播時光的折射率為,4.5.3 聲光偏轉(zhuǎn),1.圖(4－25)所示為一塊均勻的透明介質(zhì)如熔融石英，其一端為超聲發(fā)生器(作正弦振
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