第十七章二激光前言一自發(fā)輻射與能級壽命二-閱讀頁
2024-08-20 13:30本頁面
【正文】 于入射面的偏振成份將有一部分被反射掉，而其平行于入射面的偏振成份可以全部透過布儒斯特窗。 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 25 （五）縱膜與橫模 ※ 什么叫做模：從波動的觀點看，實際上也就是空腔中各種允許存在的不同頻率的駐波；從量子觀點看，模是代表了可以相互區(qū)分的量子態(tài)。選縱模，即是選頻。 選縱模的方法有多種，常用的有短腔法，法布里 —珀羅標(biāo)準(zhǔn)具法。 縱模：與諧振腔軸線零夾角的軸向駐波振動模式； 橫波：與諧振腔軸線有很小夾角的 “ 離軸 ” 的駐波振動模式； 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 26 k=3 k=2 k=1 頻譜中每一個諧振頻率就稱為一個 縱模。 光學(xué)諧振腔兩端反射鏡處必是波節(jié)，其光程為 2kknL ?? (k=0,1,2… ) ?k:真空中的波長； L為諧振腔的長度； n為工作物質(zhì)的折射率。因此，某一波長的單色光總是有一定的譜線寬度的。 相鄰兩個縱模之間的頻率間隔為 nLck 2????關(guān)于熒光譜線寬度的概念 ?縱模的允許個數(shù)還與熒光譜線寬度有關(guān) 對于給定的諧振腔，若干個可能的駐波振動頻率都應(yīng)落在熒光譜線頻率范圍內(nèi) 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 28 若縮短管長Ｌ到 10cm 即 Ｌ ?L/10 ， 則 ??k?10 ??k 即，在 ??區(qū)間中，可能存在的縱模個數(shù) Ｎ ?１ 于是就能獲得單縱模的輸出。原來在 ??區(qū)間中，可能存在的縱模個數(shù)為 N=3，通過縮短腔長，即擴(kuò)大了相鄰兩個縱模頻率的間隔后，可能存在的縱模個數(shù)為 N=1，即可得到單模輸出。 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 30 ?我們知道，受激輻射的熒光譜線寬度還是較大的，例如， 氦氖激光器 ?m譜線的寬度為， 109Hz（或 ??=），而好的激光其單 色性可 108A0，這是如何實現(xiàn)的？ 這是因為諧振腔的兩端有兩塊平行的反射鏡，光束在來回反射的過程中，它一方面實現(xiàn)著光放大，另一方面也在進(jìn)行著多光束干涉。諧振腔兩端反射鏡的設(shè)計中就具有這種實現(xiàn)多光束干涉的功能。 ※ 另一種選模的方法，即法布里 —珀羅標(biāo)準(zhǔn)具法，基本原理是用多光束干涉的方法選模，具體計算較復(fù)雜，不作介紹。通常用符號 TEMmn表示，下標(biāo) m , n代表模的階數(shù)。 TEM00代表單橫模或基橫模。 橫模的成因較復(fù)雜。 EtE ??20022 1 ??????首 頁 上 頁 下 頁 退 出 33 基模 高階橫模 對 稱 分 布 旋 轉(zhuǎn) 對 稱 分 布 由上圖可看出，橫模階數(shù)越高，光強(qiáng)分布圖案越復(fù)雜且分布越寬，其光束發(fā)散角也越大。為提高激光的方向性，還須運用一定的選橫模技術(shù)選出基橫模； 另外，也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。 ： 這是發(fā)射激光的發(fā)光材料。 ： 由放在工作物質(zhì)兩端的反射鏡構(gòu)成的光 學(xué)系統(tǒng)。 ： 向工作物質(zhì)供應(yīng)能量，把原子，分子從基態(tài)激發(fā)到高能態(tài)，以形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；抵消損耗。 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 35 激光 測長和測速 ：主要突出了激光的良好的單色性。 激光 加工 ： 主要突出它的高亮度。 ★ 激光的應(yīng)用 1 可以做為長度和時間的基準(zhǔn)。 3 用于精密定位，準(zhǔn)直和測距等。 答：因為全息技術(shù)要記錄各發(fā)光點的相位。 選（ C） 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 37 例 按照原子的量子理論，原子可以通過 ＿＿＿＿＿＿＿， 和 ＿＿＿＿＿＿＿ ，兩種輻射方式發(fā)光，而激光是由 ＿＿＿＿ 方式產(chǎn)生的。 答案 [D] 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 39 例 按照原子的量子理論，原子可以通過 自發(fā)輻射和受激輻射方式發(fā)光，它們所產(chǎn)生的光的特點是： （ A）兩個原子自發(fā)輻射的同頻率的光是相干的，原子受激輻射的光與入射光是不相干的； （ B）兩個原子自發(fā)輻射的同頻率的光是不相干的，原子受激輻射的光與入射光是相干的； （ C）兩個原子自發(fā)輻射的同頻率的光是不相干的，原子受激輻射的光與入射光是不相干的； （ D）兩個原子自發(fā)輻射的同頻率的光是相干的，原子受激輻射的光與入射光是相干的； 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 40 答案 [B] 兩個原子自發(fā)輻射同頻率的光，只能保證頻率相同，它們的掁動方向、掁動位相是彼此獨立的，即位相、掁動方向則彼此不能保證相同，所以不相干。 首 頁 上 頁 下 頁 退 出 41 例 何謂激光？它有那些特性？ 答：激光是受激輻射的光放大的簡稱，是在原子或分子系統(tǒng)中實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)通過受激輻射產(chǎn)生光放大而獲得的強(qiáng)光束。 單色性極好（ ??～ 10 – 8A0， 即 2 109nm） 方向性極好（發(fā)散角～ 10 4弧度，若 D=2cm，月 地光斑幾
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