激光技術(shù)之模式選擇-在線瀏覽
2024-11-21 22:00本頁(yè)面
【正文】 ＜1 (5.24),諧振腔存在兩種不同性質(zhì)的損耗，一種是與橫模階數(shù)無(wú)關(guān)的損耗；另一種則是與橫模階數(shù)密切相關(guān)的衍射損耗，在穩(wěn)定腔中，基模的衍射損耗最小，隨著橫模階數(shù)的增高，其衍射損耗也逐漸增大。,由圖可見， 在菲涅耳數(shù)N值相同的情況下, 對(duì)稱穩(wěn)定腔的衍射損耗隨|g|的減小而降低?？紤]到模式間的競(jìng)爭(zhēng)，選單橫模的條件還可以放寬些，當(dāng)滿足條件,(5.25),其一，衍射損耗在模的總損耗中必須占有重要地位，達(dá)到能與其他非選擇性損耗相比擬的程度。通過(guò)減小腔的菲涅數(shù)N也可以達(dá)到這一目的。為了有效地選擇橫模， 還必須考慮兩個(gè)問(wèn)題，,其二，橫模選擇除了考慮各橫模衍射損耗的絕對(duì)值大小之外，還應(yīng)考慮橫模的鑒別能力，即基模與較高橫模的衍射損耗的差別必須足夠大(即δ10／δ00比值大)，才能有效地把兩個(gè)模區(qū)分開來(lái)，以易于實(shí)現(xiàn)選模。 N要選擇適當(dāng)(折中一下： 一般 0.52),橫模衍射損耗的差別不僅與不同類型的諧振腔結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與腔的菲涅耳數(shù)N有關(guān)。,圖5.22 各種對(duì)稱腔的δ10/δ00與N的關(guān)系,5.23示出了平凹腔的δ10／δ00值與N的關(guān)系。(矛盾）,橫模選擇方法可分為兩類：一類是改變諧振腔的結(jié)構(gòu)和參數(shù)以獲得各模衍射損耗的較大差別，提高諧振腔的選模性能；另一類是在一定的諧振腔內(nèi)插入附加的選模元件來(lái)提高選模性能。,二、橫模選擇的方法,圖5.22示出了共焦腔的 δ10／δ00 比值與菲涅耳數(shù)Ｎ的關(guān)系。但是Ｎ值太小時(shí)，模體積很小，輸出功率也就很低。,1.諧振腔參數(shù)g 和Ｎ的選擇法,適當(dāng)?shù)剡x擇諧振腔參數(shù)Ｒ１，R２，Ｌ, 使它們運(yùn)轉(zhuǎn)于穩(wěn)定區(qū)邊緣, 即運(yùn)轉(zhuǎn)于臨界工作狀態(tài)，則有利于選模，因?yàn)楦麟A橫模中最低階模(TEM00模)的衍射損耗最小。,采用小孔光闌作為選模元件插入腔內(nèi)是固體激光器中常用的選模方法, 如圖5.27所示。由于高階橫模的光腰比基模的大，如果光闌的孔徑選擇得適當(dāng)，就可以將高階橫模的光束遮住一部分，而基模則可順利通過(guò)。只要小孔光闌的孔徑選擇適當(dāng)，TEM00模和TEM10模滿足(5.23)和(5.24)式，便可選出基模。曲線上標(biāo)明的Ｎ是反射鏡半徑對(duì)應(yīng)的菲涅耳數(shù)。當(dāng) 0.5時(shí)，模式損耗與不加光闌時(shí)基本相同。由圖可以看出，對(duì)固體的Ｎ值，δ10/ δ00值對(duì)某一個(gè)光闌孔徑有一個(gè)極大值，利用此孔徑選模最為有利。,圖5.29 共心腔δ10 / δ00與光闌孔徑的關(guān)系,圖5.210 聚焦光闌法選模,這種方法是在諧振腔內(nèi)插入透鏡或透鏡組配合小孔光闌進(jìn)行選模，光闌放在透鏡的焦點(diǎn)上。圖5.210所示是一種腔內(nèi)加有兩個(gè)透鏡的選模腔型示意圖。,3.腔內(nèi)插入透鏡選橫模,這種方法雖然擴(kuò)大了基模模體積，但附加了兩個(gè)透鏡而增加了腔的插入損耗，并給調(diào)整帶來(lái)困難。但要求凹面反射鏡的曲率中心與透鏡的焦點(diǎn)重合。如以Δν0表示增益曲線高于閾值部分的寬度，相鄰縱模的頻率間隔為Δνq，則可能同時(shí)振蕩的縱模數(shù),5.3 縱模選擇技術(shù),一.縱模選擇原理,對(duì)于一般穩(wěn)定腔來(lái)說(shuō)，由衍射理論可知，不同的橫模(TEMmm)具有不同的諧振頻率數(shù),故參與振蕩的橫模數(shù)越多，總的振蕩頻譜結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜；當(dāng)腔內(nèi)只存在單橫模(TEM00)振蕩時(shí), 其振蕩頻譜結(jié)構(gòu)才較簡(jiǎn)單，為一系列分立的振蕩頻率，其間隔為Δν=c/2nL。對(duì)于同一個(gè)橫模的不同縱模而言，其損耗是相同的，但是不同縱模間卻存在著增益差異，因此，利用不同縱模之間的增益差異，在腔內(nèi)引入一定的選擇性損耗，使欲選的縱模損耗最小，而其余縱模的附加損耗較大，只有中心頻率附近的少數(shù)增
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