激光的基本技術(shù)ppt-文庫吧資料
2024-11-22 03:44本頁面
【正文】 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。,四.高階橫模的抑制,一般說來，抑制高階橫模需要兩方面的條件：一方面是要求基橫模光束的衍射損耗小，使得基橫模不僅滿足振蕩的閾值條件，而且有較大的功率輸出；另一方面是要求高階橫模的衍射損耗足夠大。因高階橫模損耗大，受到影響較大。 ③調(diào)節(jié)腔鏡選模。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。于是作為高階橫模（其發(fā)散角較大）被濾掉，從而選現(xiàn)基模。棱鏡可如此放置：使之對于軸向附近很窄的范圍（≈1）內(nèi)的光線有高的反射率，入射光束，以臨界角θc入射到面上，再經(jīng)面全反射回來。 ①棱鏡選模方法。但腔鏡處于焦點位置，要求鏡面能耐受強光照射。,圖46 聚焦光闌法,③腔內(nèi)望遠(yuǎn)鏡法 ④貓眼”諧振腔 將聚焦光闌裝置再作改進(jìn)，即將平面鏡移到焦點處貼近光闌，在透鏡處放置另一個較大的光闌，此稱為“貓眼”腔。腔內(nèi)存在聚焦光束，使光闌處的光功率密度過高，易使光闌燒壞，因此光闌材料須選用高熔點金屬或藍(lán)寶石一類特殊材料。這種選模方法，擴大了激活介質(zhì)的基模體積，從而提高了激活晶體的利用率，增大了激光輸出功率（或能量）。為了擴大基模體積，通常在諧振腔中安置透鏡進(jìn)行選模，如圖所示。但由于光闌較小，使基模體積變小，使輸出功率下降較大。 實驗時，只需在激光器內(nèi)插入一個光闌，逐步減小光闌的孔徑，就可以使光束的模式轉(zhuǎn)變到基模輸出。 小孔光闌半徑應(yīng)與基模光束的光斑尺寸W(z)大致相等。故欲抑制高階橫模，可在諧振腔中放置一個適當(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。所以對氣體激光器，可采用選擇放電管的毛細(xì)管直徑的大小，來限制激活介質(zhì)的橫截面積，達(dá)到選模的目的。,三. 激光單橫模選擇方法,（2）光闌法選模 目前光闌法選模最為普遍，也十分簡單，只需在諧振腔中插入一個適當(dāng)大小的小孔光闌，便可抑制高階橫模而獲得基模輸出。N值減小，基模體積變小，使輸出功率下降。 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。而不同的諧振腔類型及不同的腔參數(shù)，其衍射損耗又各不相同。只有在單橫模的基礎(chǔ)上選出單縱模才能獲得激光的單頻振蕩。 以上性質(zhì)在選模技術(shù)中具有實用意義。所以平行平面腔有較大的基模體積。 基模體積是隨腔型和g、N參數(shù)變化而變化的。模體積大，對該模式的振蕩起作用的激發(fā)態(tài)粒子數(shù)就多，因而，輸出功率大。,在相同的N下，越接近于共焦腔(g＝0)衍射損耗越小。,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?。?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聚作用使光能更集中于中心處的緣故。,二. 衍射損耗曲線,1. 衍射損耗與菲涅耳數(shù)N的關(guān)系一般是比較復(fù)雜的，往往寫不出解析的表達(dá)式而需要用計算機進(jìn)行數(shù)字計算。,(2)如圖所示的球面共焦腔，鏡面上的基橫模高斯光束光強分布可以表示為,(3)單程衍射損耗為射到鏡面外而損耗掉的光功率??與射向鏡面的總光功率?之比：,圖44 腔的衍射損耗,(4)分析衍射損耗時為了方便，經(jīng)常引入?yún)⒘俊胺颇鶢枖?shù)”，它定義為 ：,單程衍射損耗表示為：,對于共焦腔的基橫模來說，衍射損耗只與菲涅耳數(shù)N有關(guān)，N越大則衍射損耗越小。使高階橫模相對基模而言更易于抑制而難于起振； ②必須盡量減小內(nèi)部損耗δi及鏡面上的損耗δm，而相對增大衍射損耗δd在總損耗a中的比例。為了達(dá)到上述目的，應(yīng)當(dāng)盡量減小δi和δm，或相對增長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。則有 G＞δi+δm+δd 選橫模的實質(zhì)是使需要的橫模（一般為基模TEM00）滿足上式產(chǎn)生振蕩，而使不需要的橫模（一般為高階模）不滿足上式而被抑制，從而達(dá)到濾去高階模的目的。,(3) 三反射鏡法：,如圖所示，激光器一端的反射鏡被三塊反射鏡的組
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