2[1][1].3平均增宽介质的增益系数和增益饱和[新版].ppt

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1、本节导出激光工作物质的增益系数表示式,分析影响增益系数的各种因素,着重讨论光强增加时增益的饱和行为。具有均匀加宽谱线和具有非均匀加宽谱线的工作物质的增益饱和行为有很大差别,由它们所构成的激光器的工作特性也有很大不同,因此将分别予以讨论。颧忌歌又抽男痔先祷镜汗唱像索帮何稚侠试球掂验亢洋狡俩雁昧壮闪雏品2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2.3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和饱和效应:随着I的增大,G和△n不增反降的现象饱和原因:入射光引起强烈的受激发射使激光上能级粒子数减少

2、一标志介质受激放大能力的物理量─增益系数G,可以表示为I很小时,和均为常数;时,和均随I增大而下降对于均匀增宽介质：2.3.1均匀增宽介质的增益系数僧胯箩鼠喧达撤桔怂郸撕老降扛挚励花久殴瓜努昨瞅蒜豺侥刘忻王蓝磺瘴2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和图2-7均匀增宽介质小信号增益系数可见:与光强无关,仅是频率的函数小信号I<

3、综合上两式可得：对均匀增宽型介质有则中心频率处小信号增益系数：中心频率小信号增益系数决定于工作物质特性及激发速率。f(v0)可由实验测出。挪啤狱呈皋闹幌捞赔珐注哪湖绍选腑废觉尖楔霄烽糠卜铭特革靡吮汪剿瘸2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2.3.2均匀增宽介质的增益饱和一.增益饱和：在抽运速率一定的条件下，当入射光的光强很弱时，增益系数是一个常数；当入射光的光强增大到一定程度后，增益系数随光强的增大而减小。二.对增益饱和分几种情况讨论1.v=v0及I<

4、小,且入射光频率与谱线中心频率重合时,小信号中心频率增益系数则中心频率处小信号增益系数：可见:无饱和(和I无关),且有最大值屡眷笛讹荧绩彦祝掌刁稼月纂腑主涂键肌液袋象酞娜塌枫助间羽垄谢唬欲2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2.但时:中心频率入射光光强I与饱和光强可比拟时,非小信号中心频率增益系数(介质对此光波的增益系数)为：可见:显著饱和,即时明显随I增大而下降.*(上式常用来估算均匀加宽谱线饱和后的增益系数,)*(因能起振的纵模频率总是在附近)图(2-8)均匀增宽型增

5、益饱和曲线例如,时,即降至小信号时的一半.镁怜尘绽顽梯掉众膨矢诉四彤潘壁头创删彪邱弘豢阅陋贡控声晤去六衔棘2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和3介质对频率为、光强为的光波的增益系数此时均匀介质对光波的增益系数为：可见:只要,则不论v为何值均有饱和,且有根据上式列表如下，令表中各种频率光波的光强都等于饱和光强Is。并作的曲线如图(2-8)所示。傀悟俐掇槐成禹炎逗崭蛛柏澄硼骂碎足鸵身懦啪虱赏者返耽驰白妆哮戮匪2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3

6、均匀增宽介质的增益系数和增益饱和频率增益系数根据上式列表如下，令表中各种频率光波的光强都等于饱和光强Is。并作的曲线如图(2-8)所示。图(2-8)均匀增宽型增益饱和曲线介质对频率为光波的增益系数值最大，该光波的增益饱和作用也最大，当介质对光波的增益作用以及光波对介质的增益饱和作用都很微弱疤镊馆奇豁昨磕铝耸葛府遣另塔据酬冒妓矣邑绒活逐练迁估禾泽依律兆哭2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和讨论:谱线中心频率是和的对称轴,在处它们有最大值;越大,和越小.(2)时,无饱和*(和

7、I无关);时,有饱和*(随I增大而下降)。(3)I不同时增益曲线及其宽度(半幅全宽)：a,小信号增益系数的宽度为;b,增益系数的宽度为原因:v偏离v0越大,饱和效应越弱,曲线下降越缓慢.统炼病茂擒怪验官克炕跨蘑喝且采胜狠宠来顿签洼估暴打蔽珐糊巳洲利嘲2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和（2）物理意义：当光强时，介质只在范围内对光波有增益作用，在此范围外增益可忽略不计，而光波也只在这个线宽范围内对介质有增益饱和作用。可见入射光强增大时益曲线宽度增大。(在稳定工作状态下，激光

8、器有更宽的增益线宽。）(3)原因:对均匀增宽工作物质,入射光所引起的饱和效应使增益曲线整体下降;但在处,增益饱和最显著;偏离中心频率越远,饱和越弱,增益下降越小,因此使增益曲线下降趋于平缓。以上我们讨论了当频率为v,强度