激光器的設(shè)計與制作(編輯修改稿)
2025-09-11 22:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 償激光束在激光介質(zhì)內(nèi)傳播產(chǎn)生的光束畸變。 相位共軛鏡反射光束 普通反射鏡 什么叫相位共軛？如果一個過程中，輸出波的相位是輸入波相位的復(fù)共軛，那么這種過程被定義為相位共軛。換名話說，這種過程把輸入波的相位顛倒。相當(dāng)于相位共軛的輸出波相對于輸入波反向地傳播，空間發(fā)生完 全反轉(zhuǎn)，這樣的相位共軛反射鏡，與傳統(tǒng)的反射鏡完全不同，它將輸入波的空間形狀按原路復(fù)制返回 . Zf入 射 光 強 分 布虛 線 ： 波 陣 面實 線 ： 光 線非 線 性 媒 質(zhì)自聚焦現(xiàn)象：光束在材料中被聚焦，使焦點處達(dá)到高于固體損傷閾值的功率密度，從而出現(xiàn)損傷斑點 自聚焦 自聚焦的機理：自聚焦是一種感應(yīng)的透鏡效應(yīng)。光束在非線性介質(zhì)中傳播時，光束自作用使其波前發(fā)生畸變而引起的。 平面波： ??R弱會聚波： 強會聚波： 發(fā)散波： 0?R0?R0?R自聚焦 1976年，貝爾實驗室的 Gibbs等人利用非線性標(biāo)準(zhǔn)具觀察到由于折射率隨光強變化產(chǎn)生的光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，從而開始了無論在物理上還是在應(yīng)用上都是十分重要的非線性光學(xué)研究的一個分支：光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的研究。 光學(xué)雙穩(wěn)態(tài) 光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)技術(shù)可以制作出這樣的裝置，它對光強的透射（或反射）有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，高透、全反。透過率曲線類似于電磁學(xué)中的磁滯回線。 吸收型光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)效應(yīng) FP腔 飽和吸收體 I in I out I out I in 光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件是依據(jù)非線性介質(zhì)吸收光后，引起非線性折射率變化（色散改變），及共振吸收飽合效應(yīng)引起的 如果在一個法布里 珀羅干涉儀中填滿非線性介質(zhì)，那么，由于光場感應(yīng)的折射率，通過該干涉儀的單色光束的透過率就與光束的強度有關(guān) 。例如，當(dāng)干涉儀的間隔被調(diào)諧到使透過率達(dá)到峰值的數(shù)值時，當(dāng)一個強光束照射時，干涉儀便開始失諧，這是因為光場感應(yīng)的折射率已使通過該干涉儀的光束產(chǎn)生了一個附加的相位變化。一般，非線性法 珀干涉儀的透過率是光強的高階非線性函數(shù)，并與干涉儀的初始偏置有關(guān)。通常用來實現(xiàn)光強限制、差分放大、雙穩(wěn)態(tài)。 ? 70年代中期發(fā)現(xiàn)利用四波混頻可以實現(xiàn)相位共軛，這是非線性光學(xué)中一個重要的發(fā)現(xiàn)。開拓了非線性光學(xué)相位共軛這個重要的研究領(lǐng)域。 1E2E()phLE( 0 )phE()sLE( 0)sE0Z ?ZL ?? 各種相干瞬態(tài)光學(xué)效應(yīng)作為非線性光學(xué)的另一類，也在 60及 70年代初相繼提出和實現(xiàn)。 ? 64年預(yù)言并觀察到光子回波； ? 67年發(fā)現(xiàn)了光學(xué)自感應(yīng)透明； ? 69年預(yù)言并觀測到光學(xué)章動； ? 72年觀察到光學(xué)自由感應(yīng)衰減。 ? 70年代開始非線性光學(xué)的應(yīng)用研究：一方面給非線性光學(xué)注入了持續(xù)發(fā)展的動力；另一方面研究成果進一步豐富了非線性光學(xué)的內(nèi)容。 ? 擴展相干光源 ? 倍頻、和頻、多倍頻：藍(lán)光、紫光、紫外光 ? 差頻：紅外激光 ? 參量振蕩：可見光、近紅外、紅外、遠(yuǎn)紅外可調(diào)諧激光器 ? 受激 Raman散射、四波混頻、參量振蕩（氣體）：紫外光、真空紫外光可調(diào)諧激光器 1990年以來，非線性光學(xué)在如下領(lǐng)域取得了重大的進展： ? 飛秒?yún)^(qū)非線性光學(xué)性質(zhì)的研究，以及飛秒化學(xué)和飛秒生物學(xué)； ? 有源、無源半導(dǎo)體器件在光通信中的應(yīng)用； ? 光纖中的非線性光學(xué)，光孤子； ? 大容量、高速光存儲 ? X激光器； ? 壓縮態(tài)的實驗進展； ? 非線性光學(xué)已經(jīng)成為高科技，尤其是光電子技術(shù)、光子學(xué)、光子技術(shù)的基礎(chǔ) 非線性光學(xué)的發(fā)展趨勢： 1，從連續(xù)、寬脈沖向皮秒、飛秒超短脈沖發(fā)展； 2，從穩(wěn)態(tài)向動態(tài)發(fā)展； 3，從強光非線性向弱光非線性發(fā)展； 4，從基態(tài)到激發(fā)態(tài)向激發(fā)態(tài)到激發(fā)態(tài)發(fā)展； 5，從共振區(qū)向非共振區(qū)發(fā)展； 6，從研究物質(zhì)的尺度講，從宏觀向微觀發(fā)展。 35 4 非線性光學(xué)的應(yīng)用 36 37 c o sE A t??P N p?二次諧波 5 幾種典型的非線性光學(xué)效應(yīng) 光電場 極化強度 P是電子產(chǎn)生的電偶極矩 ?1961年，夫朗肯等人利用石英晶體對紅寶石激光（ ）進行了二次諧波實驗，獲得了 ?1962年喬特邁和馬克爾等人提出了相位匹配技術(shù)，使得二次諧波產(chǎn)生及光混頻過程有可能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)換效率 應(yīng)用： 輸出波長為 ，通過二次諧波（ SHG）可以產(chǎn)生 532nm激光，在通過一次二次諧波可以產(chǎn)生 265nm紫外光。基波分別和 SHG或者 FHG可以獲得三次諧波 353nm和五次諧波 212nm。 用這些新產(chǎn)生的波長去激勵可調(diào)諧染料激光器，光參量震蕩器等，就可以獲得新的可調(diào)諧波段。 光混頻不僅可以使激光器的波長向紫外擴展，也可以使它向遠(yuǎn)紅外擴展 二次諧波產(chǎn)生是非線性光學(xué)混頻中最典型、最重要、最基本和應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。 極化強度矢量和入射場的關(guān)系式為 ， NLL PPEEEP ????????? ...3)3(2)2(0 ????光與物質(zhì)相互作用的全過程，可分為光作用于物質(zhì)，引起物質(zhì)極化形成極化場以及極化場作為新的輻射源向外輻射光波的兩個分過程。原子是由原子核和核外電子構(gòu)成。當(dāng)頻率為 ω的光入射介質(zhì)后，引起其中原子的極化，即負(fù)電中心相對正電中心發(fā)
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