激光的基本技術ppt-展示頁
2024-11-22 03:44本頁面
【正文】 合所代替，其中M3和M4為全反射鏡，M2是具有適當透射率的部分透射部分反射鏡。 2. 選擇合適的標準具界面反射率，使得被選縱模的相鄰縱模由于透過率低，損耗大而被抑制,使??m遠大于??縱，從而使得在整個譜線寬度內只有一個?m具有最大透過率。 即選模條件為： 1. 選擇合適的標準具光學長度，使標準具的自由光譜范圍與激光器的增益線寬相當。,4.1.1 激光單縱模的選取,2. 非均勻增寬型譜線的多縱模振蕩,非均勻增寬激光器的輸出一般都具有多個縱模。這種現(xiàn)象叫做“縱模的競爭”，競爭的結果總是最靠近譜線中心頻率的那個縱模被保持下來。隨著腔內光強逐步增強，q1和q+1模都被抑制掉，只有q模的光強繼續(xù)增長，最后變?yōu)榍€3的情形。,4.1.1 激光單縱模的選取,1. 均勻增寬型譜線的縱模競爭,(1) 當強度很大的光通過均勻增寬型介質時粒子數(shù)反轉分布值下降，增益系數(shù)相應下降，但光譜的線型并不改變。,縱模的選擇：一般的諧振腔中，不同的縱模具有相同的損耗，因而進行模式鑒別和選擇時應可以利用不同縱模的不同增益。諧振腔中不同的橫模具有不同的衍射損耗是橫模選擇的物理基礎。 因此，設計和改進激光器的諧振腔以獲得單模輸出是必要的。 在激光準直、激光加工、非線性光學、激光測距等領域都需要基橫模激光束。 含有高階橫模的激光束光強分布不均勻，光束發(fā)散角大。激光的基本技術,（1）選模技術 （2）穩(wěn)頻技術 （3）光束變換技術（聚焦、準直、擴束） （4）激光調制技術 （5）激光偏轉,激光的優(yōu)點在于它具有良好的單色性、方向性和亮度高。 理想的激光器輸出光束應該只有一個模式，但是對于實際的激光器，如果不進行模式選擇，它們的工作狀態(tài)往往是多模的。 含有多縱模及多橫模的激光器單色性差。在精密干涉測量、光通訊及全息照相等應用中更要求激光是單橫模和單縱模光束。,4.1 激光器輸出的選模,選模技術選頻技術 利用選模技術獲得單模單頻激光輸出 激光縱模選取提高激光的相干性 激光橫模選取提高激光亮度,橫模的選擇：在穩(wěn)定腔中，基模的衍射損耗最小，隨著橫模階次的增高，衍射損耗將迅速增加。為了提高模式的鑒別能力，應該盡量增大高階模式和基模的衍射損耗比，同時，還應該盡量增大衍射損耗在總損耗中占有的比例；衍射損耗的大小及模鑒別能力的值與諧振腔的腔型及菲涅耳系數(shù)有關。同時，也可以引入人為的損耗差。,(2) 多縱模的情況下，如圖所示，設有q1，q，q+1三個縱模滿足振蕩條件。,圖41 均勻增寬型譜線縱模競爭,(3)若此時的光強為Iq，則有 ，于是振蕩達到穩(wěn)定，使激光器的內部只剩下q縱模的振蕩。,(4)在均勻增寬的穩(wěn)定態(tài)激光器中，當激發(fā)比較強時，也可能有比較弱的其他縱模出現(xiàn)，如何解釋？這種現(xiàn)象稱為模的“空間競爭”。,3. 單縱模的選取,(1) 短腔法：,兩相鄰縱模間的頻率差 ，要想得到單一縱模的輸出，只要縮短腔長，使 的寬度大于增益曲線閾值以上所對應的寬度,缺點,(2) 法布里珀羅標準具法：,如圖所示，在外腔激光器的諧振腔內，沿幾乎垂直于腔軸方向插入一個法布里－珀羅標準具,圖(42) 法布里珀羅標準具法示意圖,由于多光束干涉的結果，對于滿足下列條件的光具有極高的透射率,能獲得最大透射率的兩個相鄰的頻率間隔為：,諧振腔的縱模頻率間隔為：,腔內插入FP標準具法： 調整FP標準具的參數(shù)，使得在增益線寬范圍內，只有一個透射峰，同時在一個透射峰譜線寬度范圍內只有一個模式起振，則可以實現(xiàn)單縱模工作。使在增益線寬內，避免存在兩個或多個標準具的透過峰。如果我們再適當?shù)卣{整?角，就可以使得具有最大透射率的?m正好等于激光器的多個縱模中的某個縱模q所對應的頻率?q ，這樣就使得只有縱模q對標準具有較高的透射率而形成振蕩。這個組合相當于兩個諧振腔的耦合,圖43 三反射鏡法,兩個諧振腔的縱模頻率間隔分別為：,4.1.2 激光單橫模的選取,橫模選擇的原則 激光振蕩的閾值條件為：G＞a a為總損耗系數(shù)，它可表示為： a=δi+δm+δd
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