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2025-09-30 15:55本頁面
【正文】 與標準具最大透過率的 Δνm相一致 ， 故該模損耗最小 ， 即 Q值最大 ， 可以起振 ， 而其余的縱模則由于附加損耗太大 ， Q值過低而不能形成激光振蕩 。 調節(jié)標準具的傾斜角以改變 α， 即可使 Δνm與不同縱模頻率重合 ， 以獲得不同頻率的單縱模激光輸出 。 FP標準具選縱模的優(yōu)點在于標準具平行平面板間的厚度可以做得很薄 ， 由于腔長沒有縮短 ， 輸出功率仍可很大 。 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 ， 用標準具法選縱模時 ，只要一個標準具就可以實現(xiàn)；但是對于固體激光器 , 由于熒光線寬很寬 , 只有一個標準具往往難以實現(xiàn) ， 如果標準具的自由光譜區(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)較小的標準具才能獲得單縱模 (如圖 )。 設工作物質為 Nd:YAG的固體激光器 ， 其熒光線寬Δν0為 2 1011Hz， 諧振腔長 L=850mm， 由此可算得縱模間隔 Δνq=c/2nL= 108Hz(設 n=1)。 為選出單縱模 ， 要求 標 準 具 有 足 夠 窄 的 帶 寬 ， 令 Δνt1=2Δνq ， 即Δνt1= 108Hz， 設標準具之表面平整度為 λ/100, 反射率 R=94%, 則 Fp=m/2=100/2=50， , 由公式 50)1( ??? RRF r ?(Fr是由標準具反射率決定的精細度， Fp是由標準具的平整度 m決定的精細度 )可算出 F=35，此標準 1 2 5 012 5 0 011111222 ?????pr FFFF=35 具的自由光譜區(qū) Δνm1=F Δνt1=35 108Hz≈ 1010Hz，由此可求出標準具之厚度 (設 n=)為 d=c/(2n Δνm1) =3 1011/(2 1010)mm=準具時，應有 Δνt2≤ 2Δνm1。 取 Δνt2 = 2Δνm1 = 1010Hz，令 Δνm2= Δν0， 則 F2= Δνm2/ Δνt2 = Δν0 / Δνt2 ≌ 10， 能滿足選單縱模條件。求出第二個標準具的表面平整度為 λ/30， R2=75%， 則標準具厚度 d2=c/(2nΔνm2)=。 如果用一個反射干涉儀系統(tǒng)取代諧振腔中的一個反射鏡 ， 則其組合反射率是光波長 (頻率 )的函數(shù) 。 圖 所示的是兩種組合干涉復合腔的原理圖 。 圖 復合腔選模 圖 (a)是一個邁克耳孫干涉儀式復合腔 ， 它由一個邁克耳孫干涉儀取代諧振腔的一個反射鏡構成 。 該腔可以看成由兩個子腔組合而成 ， 全反射鏡 M和 M1組成一子腔 ， 腔長為 L+l1， 諧振頻率 υ 1i={c/[2(L+ l1)]}qi(設 n=1)。 另一個子腔由全反鏡 M和 M2組成 ， 其腔長為 L+l2， 諧振頻率為 υ 2j={c/[2(L+ l2)]}qj 。 激光器的諧振頻率必須同時滿足上面兩個條件 , 即 {c/[2(L+ l1)]}qi = {c/[2(L+ l2)]}qj , 而且第一個子腔的光束經過 N個頻率間隔后的頻率正好和第二個子腔的光束經過 N+1個頻率間隔后的頻率再次相等 。 由此可以得到復合腔的頻率間隔 : 適當選擇 l1及 l2，可以使復合腔的頻率間隔足夠大，即兩相鄰縱模間隔足夠大，與增益線寬相比擬時，即可實現(xiàn)單縱模運轉。 Δν=c/[2(l1l2)] () i1??j2??Δν=c/[2(l1l2)] 圖 (b)所示的為一個?？怂?— 史密斯 (FoxSmith)干涉儀式復合腔。可以證明，復合腔的兩相鄰的頻率間隔為 (自己看 ) 圖 復合腔選模 )(2 21 llc??? ?() 有一種類似于?？怂?— 史密斯型的復合腔 ， 如圖 。 這是由一個棱鏡組成的復合腔 ， 兩個優(yōu)點：第一 ， 起分光作用的是一個單一的平面 ， 因而避免了一般分光鏡兩個平面帶來的多光束干擾；第二 ， 可將棱鏡放在恒溫槽中 ， 保證 l l2的穩(wěn)定 在均勻加寬激光器中，可以采用環(huán)形行波腔獲得單縱模振蕩，其裝置結構如圖 。 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，因此造成腔內光強分布的空間縱向不均勻性，從而導致粒子數(shù)反轉空間不均勻。采用環(huán)形腔結構，并在腔中放置由起偏器、法拉第旋轉器 (相當于 光 二極管 )和石英晶體片組成的光學隔離器，使激光束只能以行波方式單向傳播。 (1)環(huán)形行波腔選縱模 （電子態(tài)有一定的壽命屬于均勻加寬，多普勒則是非均勻。 ) (2)利用 Q開關選單縱模（了解） 圖 環(huán)形行波腔激光器示意圖 一臺激光器是否實現(xiàn)了單模 (橫?；蚩v模 )運轉，以及運轉是否穩(wěn)定，都需要用一種合適的方法觀測進行鑒別。本節(jié)就一般常用的觀測方法予以介紹。 模式測量方法 不同橫模的光強在橫截面上具有不同的分布狀況。對于連續(xù)的可見光波段的中、小功率激光器，這種方法比較適用。激光的通路上放置一個屏，可看到橫模圖樣(光斑 )；中等功率的激光采用燒蝕法觀測，用木塊、玻璃、耐火磚等觀測激光燒蝕出的圖形，以鑒別其橫模圖樣。 一 .直接觀測法 對于 ， 可采用上轉換材料 (波長由長變短 )做成的薄片 ， 將近紅外光轉換成可見光 。 對于中 、小功率的紅外激光器 ， 還可以用 變像管或 CCD攝像機 觀測橫模 。 變像管的結構如圖 ， 它由光電陰極 、控制柵極 、 陽極及熒光屏組成 。 直接觀測法簡單直觀 ，但鑒別能力不高 ， 是一種粗略的觀測方法 。 圖 變像管結構示意圖 偏轉板 激光 光陰極 控制柵極
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