試談模式選擇技術(shù)-免費閱讀
【正文】 一 .直接觀測法對于 ，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。 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。圖 復(fù)合腔選模 圖 (a)是一個邁克耳孫干涉儀式復(fù)合腔，它由一個邁克耳孫干涉儀取代諧振腔的一個反射鏡構(gòu)成。C/(2nL)腔諧振頻率C/(2nL)腔諧振頻率C/(2nd)腔諧振頻率單振蕩頻率 氣體激光器的熒光線寬一般比較窄，用標(biāo)準(zhǔn)具法選縱模時，只要一個標(biāo)準(zhǔn)具就可以實現(xiàn)；但是對于固體激光器 , 由于熒光線寬很寬 , 只有一個標(biāo)準(zhǔn)具往往難以實現(xiàn)，如果標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜區(qū)很大，它的帶寬也就比較寬，因而就難以保證單縱模振蕩，所以不得再插入第二個自由光譜區(qū)較小的標(biāo)準(zhǔn)具才能獲得單縱模 (如圖 )。 (下面解釋之） 設(shè)波長為 λ1和 λ2 ( λ2﹥ λ1) 的兩光以相同的方向射到法布里 — 珀羅標(biāo)準(zhǔn)具上，注意： ）它們各生一組同心圓環(huán)狀的干涉亮條紋 (主最大 )，對同一干涉級 (k)， λ2的干涉圓環(huán)的直徑較 λ1的小些，如圖所示，K1, λ1K1, λ2K, λ2K, λ1當(dāng)滿足 : 2ndcosi′= k λ1 =(k1) λ2時， λ1的第 k級亮圓環(huán)與 λ2的第 (k1)級亮圓環(huán)重迭 ,因而得 由于在法布里 — 珀羅標(biāo)準(zhǔn)具中 , 大多數(shù)情況下 , cosi′≈1，所以上式中的 k值應(yīng)為 以此 k值代入上式，則得 ,實際上，可認(rèn)為 λ1 λ2= 或 ，還可省略 λ的下標(biāo)，故有 此 Δλ值是某一波長光的干涉圓環(huán)和另一波長光的干涉圓環(huán)重合時的波長差，亦即在給定 d的標(biāo)準(zhǔn)具中，若入射光的波長在 λ1到 λ1+Δλ的波長范圍以內(nèi)，則所產(chǎn)生的干涉圓環(huán) 不重疊 ，我們稱此 Δλ為 標(biāo)準(zhǔn)具常數(shù) 或稱標(biāo)準(zhǔn)具的 自由光譜范圍 。故短腔法只適用于增益線寬圖 短腔法選模原理較窄的激光器。 通常光柵工作在自準(zhǔn)直狀態(tài)下，即 α1= α2= α (α為光柵的閃耀角，即光柵平面的法線 Ｎ 0 與每條縫的平面的法線N2之間的夾角， 對小斜面而言是正入射 ），則光柵的角色散率為式求出：()設(shè)腔內(nèi)允許的光束發(fā)散角為 θ， 則因光柵色散所能允許的最小分離波長范圍為 （仿 ） 對可見光譜區(qū)來說，設(shè) α0=300, θ=1mrad,則 Δλ不到 1nm量級。將 ()式求導(dǎo)后代入，得 ()式中， dn/dλ表示不同材料的析射率對波長變化的導(dǎo)數(shù)。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(jìn)行粗選 , 將不需要的譜線抑制掉。 在腔內(nèi)插入透鏡和光闌選模的基礎(chǔ)上又發(fā)展了一種腔內(nèi)加望遠(yuǎn)鏡的方法，和 “貓眼諧振腔 ”的選模方法（略，自己看書 178179）。對于Ｎ ＝ ~ 20的共心腔， 為 ~。再由衍射理論可知，腔內(nèi)插入小孔光闌相當(dāng)于減小腔鏡的橫模截面，即減小了腔的菲涅耳數(shù) Ｎ ，因而各階模的衍射損耗加大。由 ( 2 )可看出 , 在腔鏡 Ｒ 已確定的情況下，為獲得盡可 能大的基模體積，應(yīng)適當(dāng)拉長腔長 Ｌ 。反射鏡的微小失調(diào)使通光孔徑有所減小，將會使腔內(nèi)光束損耗大大增加 , 引起輸出功率下降，甚至發(fā)生不振蕩的現(xiàn)象。二、橫模選擇的方法 圖 δ10／ δ00 比值與菲涅耳數(shù) Ｎ 的關(guān)系。為了有效地選擇橫模， 還必須考慮兩個問題，其二， 橫模選擇除了考慮各橫模衍射損耗的絕對值大小之外，還應(yīng)考慮橫模的鑒別能力 ，即基模與較高橫模的衍射損耗的差別必須足夠大 (即 δ10／ δ00比值大 )，才能有效地把兩個模區(qū)分開來，以易于實現(xiàn)選模。 ()閾值條件為 I≥I0 即 I / I0 ≥ 1由此得出 r1r2(1? )2 exp(2GL)≥1 ()下面考察兩個最低階次的橫模 TEM00和 TEM10模的情況， 認(rèn)為激活介質(zhì)對各橫模的增益系數(shù)相同，當(dāng)同時滿足下列兩個不等式： ＞ 1 () ＜ 1 () 諧振腔存在 兩種不同性質(zhì)的損耗 ， 一種是與橫模階數(shù)無關(guān)的損耗 ； 另一種則是與橫模階數(shù)密切相關(guān)的衍射損耗 ，在穩(wěn)定腔中，基模的衍射損耗最小，隨著橫模階數(shù)的增高，其衍射損耗也逐漸增大。 經(jīng)過選模之后，輸出功率可能有所降低 , 但由于發(fā)散度的改善，其亮度可提高幾個數(shù)量級 , 橫模選擇技術(shù)是使激光發(fā)散角小 。這里只就第一種原因作簡單分析，認(rèn)為在腔內(nèi)光束除與腔軸嚴(yán)格平行外，有
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