激光的基本技術(shù)ppt(完整版)
【正文】 單縱模的選取,(1) 短腔法：,兩相鄰縱模間的頻率差 ，要想得到單一縱模的輸出，只要縮短腔長，使 的寬度大于增益曲線閾值以上所對(duì)應(yīng)的寬度,缺點(diǎn),(2) 法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)具法：,如圖所示，在外腔激光器的諧振腔內(nèi)，沿幾乎垂直于腔軸方向插入一個(gè)法布里－珀羅標(biāo)準(zhǔn)具,圖(42) 法布里珀羅標(biāo)準(zhǔn)具法示意圖,由于多光束干涉的結(jié)果，對(duì)于滿足下列條件的光具有極高的透射率,能獲得最大透射率的兩個(gè)相鄰的頻率間隔為：,諧振腔的縱模頻率間隔為：,腔內(nèi)插入FP標(biāo)準(zhǔn)具法： 調(diào)整FP標(biāo)準(zhǔn)具的參數(shù)，使得在增益線寬范圍內(nèi)，只有一個(gè)透射峰，同時(shí)在一個(gè)透射峰譜線寬度范圍內(nèi)只有一個(gè)模式起振，則可以實(shí)現(xiàn)單縱模工作。同時(shí)，也可以引入人為的損耗差。 含有多縱模及多橫模的激光器單色性差。 在激光準(zhǔn)直、激光加工、非線性光學(xué)、激光測距等領(lǐng)域都需要基橫模激光束。,4.1.1 激光單縱模的選取,1. 均勻增寬型譜線的縱模競爭,(1) 當(dāng)強(qiáng)度很大的光通過均勻增寬型介質(zhì)時(shí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布值下降，增益系數(shù)相應(yīng)下降，但光譜的線型并不改變。 即選模條件為： 1. 選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)具光學(xué)長度，使標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍與激光器的增益線寬相當(dāng)。為了達(dá)到上述目的，應(yīng)當(dāng)盡量減小δi和δm，或相對(duì)增長δd，使得腔的總損耗a中衍射損耗δd能起決定作用，因而有利于選模。,圖畫出了圓截面共焦腔和圓截面平行平面腔的 曲線，,1．N越大則 越小； 2．在同樣的N下，橫模序數(shù)越高則 越大； 3. 在同樣的N和同樣的橫模序數(shù)下，共焦腔的 比平行平面腔的 小得多，這是由于凹面鏡的會(huì)聚作用使光能更集中于中心處的緣故。所以平行平面腔有較大的基模體積。 共焦腔（g=0）比值δ10／δ00最大，這似乎有利于選模，然而共焦腔的基模損耗δ00以及TEM10模的損耗δ10都太小了。故欲抑制高階橫模，可在諧振腔中放置一個(gè)適當(dāng)大小的小孔光闌，其孔徑大小恰好阻止其余高階橫模而讓TEM00模順利通過。為了擴(kuò)大基模體積，通常在諧振腔中安置透鏡進(jìn)行選模，如圖所示。但腔鏡處于焦點(diǎn)位置，要求鏡面能耐受強(qiáng)光照射。因TEM00模的功率密度高，在染料中很容易飽和而使染料變得透明。,1．調(diào)節(jié)反射鏡,2．腔內(nèi)加光闌：高階橫模的光束截面比基橫模大，故減小增益介質(zhì)的有效孔徑a，從而減小菲涅耳數(shù)N，就可以大大增加高階橫模的衍射損耗，以致將它們完全抑制掉。,4.2.3 蘭姆凹陷法穩(wěn)頻,1. 蘭姆凹陷的中心頻率即為譜線的中心頻率 ，在其附近頻率的微小變化將會(huì)引起輸出功率的顯著變化。,2. 從光波的角度看，薄透鏡的作用是改變光波波陣面的曲率半徑。,4.3.3 高斯光束的準(zhǔn)直,1.高斯光束的準(zhǔn)直：改善光束的方向性，壓縮光束的發(fā)散角,2.增大出射光束的腰粗就可以縮小光束的發(fā)散角。,激光的瞬時(shí)光場的表達(dá)式,瞬時(shí)光的強(qiáng)度為,若調(diào)制信號(hào)是正弦信號(hào),則：,激光幅度調(diào)制的表達(dá)式為,激光強(qiáng)度調(diào)制的表達(dá)式為,激光頻率調(diào)制的表達(dá)式為,激光相位調(diào)制的表達(dá)式為,3.激光調(diào)制方式,4.4.2 電光強(qiáng)度調(diào)制,1.圖(4－21)(a)是一個(gè)典型的電光強(qiáng)度調(diào)制的裝置示意圖。加電場后，振動(dòng)方向與晶體的y’軸相平行的光通過長度為 的晶體，其位相增加為,圖(423) 相位調(diào)制裝置示意圖,2.晶體上所加的是正弦調(diào)制電場 ，光在晶體的輸入面(z=0)處的場矢量大小是,則在晶體輸出面(z=l)處的場矢量大小可寫成,式中， 為相位調(diào)制度,4.5 激光偏轉(zhuǎn),4.5.1 機(jī)械偏轉(zhuǎn),1.機(jī)械偏轉(zhuǎn)是利用反射鏡或多面反射棱鏡的旋轉(zhuǎn)或反射鏡的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)光束掃描。當(dāng)在透明介質(zhì)的另一端為聲波的反射介質(zhì)時(shí)，滿足一定的幾何要求就會(huì)在介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生駐波。偏振片的通振動(dòng)方向分別與x、y軸平行。,圖(420) 倒裝望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)壓縮光束發(fā)散角,M’是高斯光束通過透鏡系統(tǒng)后光束發(fā)散角的壓縮比。入射為高斯光束，出射仍為高斯光束。,圖410 穩(wěn)頻原理,4.2.3 蘭姆凹陷法穩(wěn)頻,3.圖410為穩(wěn)頻原理示意圖。,4.2 激光器的穩(wěn)頻,穩(wěn)定度是指激光器在一次連續(xù)工作時(shí)間內(nèi)的
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