激光原理第四章-2教學(xué)內(nèi)容

激光原理第四章-2結(jié)論：在均勻加寬激光器中，幾個(gè)滿足閾值條件的縱模在振蕩過程中互相競爭，結(jié)果總是靠近中心頻率0的一個(gè)縱模得勝，形成穩(wěn)定振蕩，其它縱模都被抑制而熄滅。理想情況下，均勻加寬穩(wěn)態(tài)激光器的輸出應(yīng)是單縱模的，其頻率總是落在譜線中心附近。(Theidealhomogeneouslybroadenedlasercanoscillateonlyatasinglefrequency.)頻率為的縱模在腔內(nèi)形成穩(wěn)定振蕩時(shí)，腔內(nèi)形成一個(gè)駐波場，波腹處光強(qiáng)最大，波節(jié)處光強(qiáng)最小，使軸向各點(diǎn)的反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度和增益系數(shù)不同，波腹處增益系數(shù)（反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度）最小，波節(jié)處增益系數(shù)（反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度）最大，這種現(xiàn)象稱為增益的空間燒孔效應(yīng)

(spatialholeburning)。2空間燒孔引起多模振蕩q模腔內(nèi)光強(qiáng)分布只有q模存在時(shí)的反轉(zhuǎn)集居數(shù)密度的分布q'模腔內(nèi)光強(qiáng)分布圖由于軸向空間燒孔效應(yīng)，不同縱?？梢允褂貌煌臻g的激活粒子而同時(shí)產(chǎn)生振蕩，這一現(xiàn)象稱為縱模的空間競爭。如果激活粒子的空間轉(zhuǎn)移很迅速，空間燒孔便無法形成。氣體工作物質(zhì)中，粒子作無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，迅速的熱運(yùn)動(dòng)消除了空間燒孔，以均勻加寬為主的高氣壓激光器可獲得單縱模振蕩。固體工作物質(zhì)中，激活粒子被束縛在晶格上，借助粒子和晶格的能量交換形成激發(fā)態(tài)粒子的空間轉(zhuǎn)移，激發(fā)態(tài)粒子在空間轉(zhuǎn)移半個(gè)波長所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光形成所需的時(shí)間，所以空間燒孔不能消除。以均勻加寬為主的固體激光器一般為多縱模振蕩。怎樣消除？采用含光隔離器的環(huán)形行波腔由于橫截面上光場分布的不均勻性，存在橫向的空間燒孔。不同橫模的光場分布不同，它們分別使用不同空間的激活粒子，當(dāng)光強(qiáng)足夠強(qiáng)時(shí)，可形成多橫模振蕩。（二）非均勻加寬激光器的多縱模振蕩由于某一縱模光強(qiáng)的增加，并不會(huì)使整個(gè)增益曲線均勻下降，而只是在增益曲線上造成對稱的兩個(gè)燒孔，只要縱模間隔足夠大，各縱?；旧匣ゲ魂P(guān)心，所有小信號增益系數(shù)大于gt的縱模都能穩(wěn)定振蕩。在非均勻加寬激光器中也存在模競爭現(xiàn)象。當(dāng)q=0時(shí)，q-1及q+1模形成的兩個(gè)燒孔重合，它們共用同一種表觀中心頻率的激活粒子，存在模競爭，輸出功率有無規(guī)起伏。當(dāng)相鄰縱模所形成的燒孔重疊時(shí)，相鄰縱模因共用一部分激活粒子而相互競爭。什么情況下燒孔重疊？q=?，=?均勻加寬激光器1、增益曲線均勻飽和引起模式競爭，導(dǎo)致理想情況下，輸出應(yīng)是單縱模的2、增益的空間燒孔引起縱模的空間競爭導(dǎo)致多模振蕩（氣體、固體？）小結(jié)：非均勻加寬激光器一般多縱模振蕩，也存在模式競爭（燒