激光器的振蕩模式

1、一、均勻加寬激光器的振蕩模式 thgg0(n)1n2n3n.2n 滿足閾值條件滿足閾值條件的幾個模在振蕩過的幾個模在振蕩過程中，由于程中，由于增益飽增益飽和效應(yīng)，和效應(yīng)，別的模被別的模被抑制下去，唯獨剩抑制下去，唯獨剩下最靠近中心頻率下最靠近中心頻率的那個模，這種現(xiàn)的那個模，這種現(xiàn)象稱之為象稱之為模競爭模競爭（mode mode competitioncompetition）123,.2cqlnn nn0thgg1. 1. 均勻加寬激光器中的模競爭及均勻加寬激光器中的模競爭及自選模自選模作用作用穩(wěn)態(tài)增益.g0(n)thg1n2n3n增增益益曲曲線線 n n1 n n2 n n3 g(n n)

2、g(n1) i1 g(n2) i2 g(n3) i3 紅紅 gth gth gth 藍藍 gth gth = gth 綠綠 = gth gth gth 0 棕棕 gth 0 = gth p3n n3n n2n n1p1=0p2p1p3p2p0pon nn n0 0ggtn n50-12qhqsiinnnnp5 p6n nn n0 0ggtn n40-12qhqsiinnnnp4p5n nn n0 0ggtn n30-12qhqsiinnnnp3p4n nn n0 0ggtn n1n n20-12qhqsiinnnnp2p3n n0 0n nggtn n10-12qhqsiinnnnp1=0n

3、n1n n2n n3n n0n n3n n2n nggt(a)單模輸出功率單模輸出功率p p與頻率與頻率的關(guān)系的關(guān)系- -蘭姆凹陷蘭姆凹陷n nn n1在單模輸出功率在單模輸出功率p和單模頻率和單模頻率n n的關(guān)系曲線中，在的關(guān)系曲線中，在n n=n n0處，曲線有一凹陷，稱作處，曲線有一凹陷，稱作蘭姆凹陷。蘭姆凹陷。p 燒孔面積燒孔面積 ( 表征對激光有貢獻的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)表征對激光有貢獻的反轉(zhuǎn)粒子數(shù))蘭姆凹陷寬度蘭姆凹陷寬度shiiqnnn10-12qhqsiinnnnn 燒孔寬度燒孔寬度: :氣壓 碰撞加寬nl 燒孔寬度n , 深度變淺蘭姆凹陷寬度蘭姆凹陷寬度 燒孔寬度燒孔寬度: :shii

4、qnnn13 3、多模激光器的輸出功率、多模激光器的輸出功率非均勻加寬非均勻加寬: 足夠大足夠大, 不發(fā)生燒孔相連時不發(fā)生燒孔相連時,各個模各個模式相互獨立，分別計算每個縱模的輸出功率，總的式相互獨立，分別計算每個縱模的輸出功率，總的輸出功率是各模輸出功率之和輸出功率是各模輸出功率之和。 ()()20224ln201qdmqsg l epai tai tnnnnnn()121200nnnlgtaitaipmsq計算公式計算公式: 均勻加寬均勻加寬: (固態(tài)激光器）必須由多模速率方程(課本p147)求pout ,并作簡化假設(shè)(各模損耗相等, 線型函數(shù)為矩形)1100ptpptppppsapnn得

5、出其輸出功率得出其輸出功率二、短脈沖激光器的輸出能量二、短脈沖激光器的輸出能量 (t0 ts) 四能級系統(tǒng)為例e0e3 e3e2 e2e1 e內(nèi) (ei)吸收泵 激活粒子數(shù) 受激輻射粒子數(shù) 腔內(nèi)激光能量浦能量 vnhetppn1vnhetpp21-n102-ptpeahn vshnnep 輸出能量 ( e )01-1pptppteateestaenn0att12nvnhetppt001-1pptppteaeesen n體積泵浦效率v1)(ptpseee01(1)2pptppteateesenn01-1pptppteateestaenn001-1pptppteaeesen npeptee小結(jié)：均

6、勻加寬單模激光器輸出功率：均勻加寬單模激光器輸出功率：02()1()12hqsqglpatiatnn)(ptpseeet 受激輻射使n減小的速率()1ttnnnnntt ()1tnntt t1- t2 0- t1n ln t= t2時時同時同時ln n增加的速率 = n減小的速率 t2- t3 受激輻射使nl 急劇上升 n3,tlttnn n 達最大達最大()1tnntt t3- t4 受激輻射使 n t5 重復(fù)上述脈沖的發(fā)展過程，在整個脈沖泵浦過程中，造成重復(fù)上述脈沖的發(fā)展過程，在整個脈沖泵浦過程中，造成輸出激光的一連串尖峰結(jié)構(gòu)。輸出激光的一連串尖峰結(jié)構(gòu)。泵浦作用尚未停止特點特點(2)加大泵浦能量，只是增加尖峰的個