高斯光束的傳播特性-資料下載頁
2025-07-21 16:46本頁面
【正文】 通過基模的光斑和發(fā)散角求出來： m? n?002 1222 122????????nmnm為基模光束的發(fā)散角02 ?由于高階模的發(fā)散角是隨著模的階次的增大而增大，所以多模振蕩時(shí)，光束的方向性要比單基模振蕩差。 由 可知 ,鏡面上的光斑尺寸 ,基模體積和遠(yuǎn) 發(fā)散角等高斯光束的參數(shù)都可以通過 基模腰斑半徑 (“腰粗 ” )ω0來表征 ,故 “腰粗 ” 是高斯光束的一個(gè)特征參數(shù) . 02000000222???????????LVs計(jì)算表明： 內(nèi)含 %的光束總功率 ?2一 . 亮度 B:單位面積的發(fā)光面在其法線方向上單位立體角范圍內(nèi)輸出去的輻射功率。 二 .一般的激光器是向著數(shù)量級(jí)約為 10－ 6 sr的立體角范圍內(nèi)輸出激光光束的。而普通光源發(fā)光 (如電燈光 )是朝向空間各個(gè)可能的方向的，它的發(fā)光立體角為 4πsr 。相比之下，普通光源的發(fā)光立體角是激光的約百萬倍。 ΩS IB ???? 高斯光束的高亮度 222)( ???? ??? RRΩ數(shù)值例 : 器件 輻射能量 脈沖時(shí)間 P 普通紅寶石激光器 1J 104s 104W 調(diào) Q紅寶石激光器 1J 109s 109W 調(diào) Q及鎖模紅寶石激光器 1J 1012～ 1013s 1012～ 1013 W *結(jié)論 :輸出能量一定時(shí) , 激光器由于脈沖時(shí)間縮短可使 △ I很大 。 而且因 θ(或 Ω)很小 , 故亮度 B很大。 例：測量實(shí)驗(yàn)室中的一臺(tái) Ar+激光器，獲得如下數(shù)據(jù)： （ 1）在輸出鏡上光斑半徑 r≈,(2)光束發(fā)散角 θ≈ 103rad,(3)連續(xù)輸出功率 △ I=1W,求激光器輻射亮度。 解：輸出鏡面上光束截面積 光束所占立體角 232 cmrS ????? ?sr72 ?????? ??)/(102 28 srcmWS IB ?????? ??)/( 23 srcmWB ???太陽而 （十萬倍）太陽 10 5??BB Ar三 .小結(jié)一下高斯光束的主要特征參量： ???20L?2200 )(1)( ????? zz ??02?? ?s022 ???? ?])(1[ 2200 zzR ?????? 典型的激光器諧振腔 激光模式在腔內(nèi)所能擴(kuò)展的空間范圍。 模體積 諧振腔的選擇： 模體積大，對(duì)該模式的振蕩有貢獻(xiàn)的激發(fā)態(tài)粒子數(shù)就多 就可能獲得大的輸出功率； 衍射損耗 模體積 腔體鏡面的安裝 平行平面腔結(jié)構(gòu)示意圖 平行平面腔 平行平面腔的優(yōu)勢 1） 模體積大、 2）腔內(nèi)激光輻射沒有聚焦現(xiàn)象 平行平面腔的劣勢 1）衍射損耗高 2）鏡面調(diào)整難度高 平行平面腔主要應(yīng)用于高功率脈沖激光器 同心球面腔 同心球面腔結(jié)構(gòu)示意圖 同心球面腔主要應(yīng)用于連續(xù)工作的染料激光器泵浦激光器 同心球面腔的優(yōu)勢： 同心球面腔的劣勢： 1）衍射損耗低 2）易于安裝調(diào)整 1）模體積小 2）腔內(nèi)產(chǎn)生光輻射聚焦現(xiàn)象 共焦諧振腔 共焦諧振腔示意圖 共焦諧振腔一般應(yīng)用于連續(xù)工作的激光器 共焦諧振腔的性能介于平行平面腔與球面腔之間，其特點(diǎn)如下： 1）鏡面較易安裝、調(diào)整； 2）較低的衍射損耗； 3）腔內(nèi)沒有過高的輻射聚焦現(xiàn)象； 4）模體積適度； 長半徑球面腔示意圖 長半徑球面諧振腔適于連續(xù)工作的激光器 長半徑球面諧振腔的性能介于共焦腔與球面腔之間，它的特點(diǎn)如下： 1） 中等的衍射損耗； 2）較易安裝調(diào)整； 3）模體積很大； 4）腔內(nèi)沒有很高的光輻射聚焦現(xiàn)象； 長半徑球面腔 半球型諧振腔 半球型諧振腔主要應(yīng)用于低功率氦氖激光器 半球型諧振腔的特點(diǎn)： 易于安裝調(diào)整、衍射損耗低、成本低 半球型諧振腔 平凹穩(wěn)定腔示意圖 平凹穩(wěn)定腔一般應(yīng)用與連續(xù)激光器；大多數(shù)情況下 R1 2L 平凹穩(wěn)定腔的特點(diǎn)： 模體積較大 且具有價(jià)格優(yōu)勢 平凹穩(wěn)定腔
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