激光技術之模式選擇(參考版)
2024-11-21 22:00本頁面
【正文】 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。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。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。,5.4 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。),(2)利用Q開關選單縱模（了解）,圖5.310 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。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。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ll2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5.310所示。,Δν=c/[2(l1l2)] (5.39),圖5.38(b)所示的為一個福克斯—史密斯(FoxSmith)干涉儀式復合腔。圖5.38所示的是兩種組合干涉復合腔的原理圖。,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5.37所示)。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。,在激光器的諧振腔內(nèi)插入標準具, 并選擇適當?shù)暮穸群头瓷渎?, 使Δνm與激光工作物質的增益線寬相當, 如圖5.36所示。,(5.38),3.FP標準具法,T(λ)是波長或φ及R的函數(shù),圖5.35 FP標準具的透過率,下圖示出了當R取不同值時，T(ν)與φ的變化曲線。,圖5.34所示的是標準具選縱模裝置示意圖。由于腔長縮短，激光輸出功率必然受到限制。因Δν0=1500MHz,若要求單縱模振蕩就要求L=0.1m以下。而縱模間隔 與腔長成反比，因此選擇單縱模的方法之一是縮短諧振腔的長度Ｌ, 以增大Δνq，使得在Δν0范圍內(nèi)只存在一個縱模，而其余的縱模都位于Δν0之外，如圖5.33所示, 此,２.短腔法,即所謂短腔法選縱模。,式中，m＝1,2……為衍射級次。如氬離子激光器兩條強工作譜線488nm和514.5nm就可采用此種色散進行選擇。設腔內(nèi)之光束所允許的發(fā)散角為θ，則由于色散棱鏡的分光作用，腔內(nèi)激光波長所能允許的最小波長分離范圍為,(5.32),色散率的倒數(shù)為單位偏向角波長的變化量,例如：用玻璃材料制成的棱鏡和可見光波段來說，在θ≈1mrad時，能達到的Δλ ≈1nm。定義棱鏡的角色散率為 ，即波長每變化0.1nm時偏向角的變化量。,因 2c+T=1800, 又 β+T=1800 所以 c= β/2 由四邊形ABCD知 T+2 α+(180 Φ)=360 由四邊形ABCO知 β+T=1800 上兩式聯(lián)立得: α= (Φ + β)/2,所以 (由折射定律，見上面公式）,(5.31),設光線進入棱鏡的入射角α1與光線離開棱鏡的出射角α2相等，即
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