《激光振荡特性》PPT课件.ppt

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1、第四章激光振荡特性§4.3输出功率与能量连续或长脉冲激光器的输出功率小信号增益系数阈值增益系数腔内光强增大：增益系数下降（增益饱和作用）稳定工作状态激光束有效横截面积正方向传播的光束光强部分反射镜的透过率近似计算：图1.4.1且增益系数不太大时：腔内平均光强：1.均匀加宽单模激光器激光器的输出功率：为往返损耗率提高输出功率的方法：（1）加大外界泵浦激励作用，从而增大；（2）减小谐振腔的往返损耗率a；（3）加大激光工作物质的长度l及横截面积A。输出镜的最佳透射率：此时的输出功率：2.非均匀加宽单模激光器当振荡频率时，在增益曲线上分别烧两个孔，对每一个孔起饱和作用的分别是，而不再

2、是两者之和。稳定工作时：当时，输出功率为：当时，输出功率为：兰姆凹陷形成的原因：当时，，输出功率P=0；当时，在增益曲线的处烧两孔，输出功率P2=两个凹陷面积之和；当时，烧孔面积增大，输出功率增大，P3>P2；当时，烧孔完全重叠，输出功率出现凹陷，P0；兰姆凹陷的宽度大致等于烧孔宽度：气体激光器中气压增加，碰撞线宽增加，可使兰姆凹陷变宽，变浅！当气压高到一定程度时，碰撞线宽超过多普勒线宽，气体激光器变成以均匀加宽为主，兰姆凹陷消失。3.多纵模激光器（1）非均匀加宽激光器：总输出功率＝各纵模输出功率之和（2）均匀加宽激光器：多模速率方程简化假设输出功率与单模输出功率表达式相同短

3、脉冲激光器的输出能量输出能量随泵浦能量线性增加；是由超过阈值那部分能量转换而来。激光器的效率总效率斜效率弛豫振荡现象：固体（或半导体）激光器发出的一个脉冲，不是一个平滑的连续波，而是一个衰减尖峰序列。激励越强，短脉冲之间的时间间隔越小。§4.4弛豫振荡单模激光器输出光泵激励：反转粒子数密度增加受激辐射：反转粒子数密度减少定性说明弛豫振荡的形成过程激光器正常工作时，有源谐振腔净损耗：故谐振腔内的单模激光带宽：当激光器稳定工作时，§4.5单模激光器的线宽极限考虑自发辐射时，以四能级系统为例，某模式的光子数密度速率方程为：受激辐射的贡献谐振腔损耗的影响单位时间内自发辐射耦合到该模式

4、的光子数目稳定工作状态下有：自发辐射所决定的单模激光线宽：输出功率越大，意味着腔内相干光子数增加，受激辐射比自发辐射占更大优势，因而线宽越窄。减小损耗和增加腔长可使线宽变窄。频率牵引效应有源谐振腔中，由于增益物质的色散，使得纵模频率比无源腔纵模频率更加靠近中心频率，称为频率牵引效应。增益曲线、色散曲线及谐振腔模谱§4.6激光器的频率牵引现象无源谐振腔中，纵模频率为：有源谐振腔中，由于色散的存在，纵模频率为：纵模频率，偏离量(无源腔纵模频率牵引量)为：频率牵引效应的特点：振荡频率越远离中心频率，频率牵引量越大。激光器纵模的频率总是较无源谐振腔相应纵模的频率更靠近中心频率。在介质

5、中心频率附近存在一个线性色散区。