激光原理第六版周炳琨编著7章

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1、一、横模的选择在稳定腔中，基模的衍射损耗最小，随着横模阶次的增高，衍射损耗将迅速增加。谐振腔中不同的横模具有不同的衍射损耗是横模选择的物理基础。为了提高模式的鉴别能力，应该尽量增大高阶模式和基模的衍射损耗比，同时，还应该尽量增大衍射损耗在总损耗中占有的比例；衍射损耗的大小及模鉴别能力的值与谐振腔的腔型及菲涅耳系数有关。激光器特性的控制与改善模式选择2004年11月10日1福建师范大学物光学院陈建新对称稳定腔的两个低次模的单程损耗比2004年11月10日2福建师范大学物光学院陈建新平-凹稳定腔的两个低次模的单程损耗比2004年1

2、1月10日3福建师范大学物光学院陈建新1.小孔光阑选模-减小腔的菲涅耳数N物理基础：对平面腔、共心腔或各种稳定腔，模式的损耗随菲涅耳数N值的增大而急剧减小。一、横模的选择激光器特性的控制与改善模式选择2004年11月10日4福建师范大学物光学院陈建新腔内加光阑(小孔光阑选模)在谐振腔内设置小孔光阑和限制工作物质横截面面积可以降低谐振腔的菲涅耳系数，增加衍射损耗，使激光器单模运行。这一方法实际是使光斑尺寸较小的基模无阻拦地通过小孔光阑，而光斑尺寸较大的高阶横模却受到阻拦而遭受较大的损耗。2004年11月10日5福建师范大学物光学

3、院陈建新腔内加光阑(聚焦光阑选模)为了扩大基模体积充分利用工作物质，通常采用聚焦光阑选模2004年11月10日6福建师范大学物光学院陈建新2.谐振腔参数g、N选择法一、横模的选择激光器特性的控制与改善模式选择TEM00单模运转的条件是：高级模TEM10损耗条件是：2004年11月10日7福建师范大学物光学院陈建新一、横模的选择激光器特性的控制与改善模式选择3.非稳腔选模物理基础：对于稳定腔，基模体积最小，高阶模的体积较大，当腔镜发生倾斜时，高阶横模损耗显著增大，基模受到的影响较小。物理基础：非稳腔是高损耗腔，不同横模的损耗有很

4、大差异。4.微调谐振腔（倾斜腔镜法）2004年11月10日8福建师范大学物光学院陈建新一般的谐振腔中，不同的纵模具有相同的损耗，因而进行模式鉴别和选择时应可以利用不同纵模的不同增益。同时，也可以引入人为的损耗差。在激光工作物质中，往往存在多对激光振荡能级，可以利用窄带介质膜反射镜、光栅或棱镜等组成色散腔获得特定波长的跃迁振荡。二、纵模的选择激光器特性的控制与改善模式选择2004年11月10日9福建师范大学物光学院陈建新1.缩短腔的长度(短腔法)相邻两个纵模的频率差：则当：时可以实现单纵模谐振。缺点：腔长太短，输出功率低。200

5、4年11月10日10福建师范大学物光学院陈建新2.选择性损耗法（腔内插入F-P标准具法）物理基础：F-P只能对某些特定频率的光通过。产生振荡的频率不仅要符合谐振腔共振条件，还要对标准具有最大的透过率。标准具透射率峰对应的频率：式中j为正整数；为标准具二镜间介质折射率；d标准具长度。2004年11月10日11福建师范大学物光学院陈建新激光器特性的控制与改善频率稳定单纵模单横模激光器的纵模频率为：谐振腔长度及工作物质折射率受外界因素影响，造成纵模频率发生变化。硬玻璃的内腔式氦氖激光器，当温度漂移1ºC时，由于腔长变化频率漂移：电

6、子伺服系统-当激光频率偏离标准频率时，鉴频器给出误差信号控制腔长，使激光频率自动回到标准频率。主要兰姆凹陷稳频、塞曼稳频、饱和吸收稳频和无源腔稳频等。2004年11月10日12福建师范大学物光学院陈建新激光器特性的控制与改善Q调制在泵浦激励开始，先使光腔具有很高损耗因子，由于阈值高不能产生振荡，使亚稳态粒子数积累较高水平，然后突然降低损耗因子，反转集居数大大超过阈值，受激辐射增强。一、Q调制激光器工作原理2004年11月10日13福建师范大学物光学院陈建新激光器特性的控制与改善Q调制二、Q调制方法1.电光调Q2.声光调Q3.被

7、动调Q2004年11月10日14福建师范大学物光学院陈建新