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3.5.1均匀增宽型介质激光器的输出功率第三一、稳定出光时激光器内诸参数的表达式章+1.腔内最小的光强I(0)激光器的输出特性-+2.腔内最大光强I(2L)=rI(0)exp2L(G-a)2内-+3.输出光强:Iou=ttI(2L)=trI(0)exp2L(G-a)内112-+镜面损耗:I=aI(2L)=arI(0)exp2L(G-a)h+112内-+剩余部分:I(0)=aI(2L)=arI(0)exp2L(G-a112)内-+-4.由能量守恒定律可得:I(2L)-I(0)=I+I=(a+t)I(2L)outh11激光器的输出功率图(1)腔内光强上一页回首页下一页回末页回目录
第三章+-5.对于腔内任何一处z都有两束传播方向相反的行波I(z)和I(2L-z)引起粒子数反转分布值发生饱和,增益系数也随之发生饱和。如果近似用平均光强2I=I(z)+I(2L-z),用+-激光器的输出特性作为腔内的平均增益系数,则腔内的平均行波光强为:激光器的输出功率图(4.1.1)腔内光强上一页回首页下一页回末页回目录
二、激光器的输出功率第三章1.理想的情况,将全反射镜M上的镜面损耗都折合到M上,这样对M有:212激光器的输出特性对M有:1激光器的总损耗为:如果很小,将用级数展开取一级近似,可得:则激光器内行波的平均光强I可以化为:激光器的输出功率激光器输出光强也可以表示为:若激光器的平均截面为A,则其输出功率为:上一页回首页下一页回末页回目录
第三章三、输出功率与诸参量之间的关系讨论1.P与Is的关系:两者成正比激光器的输出特性2.P与A的关系:A越大,P越大;而高阶横模的光束截面要比基横的大3.P与t的关系:实际中总是希望输出功率大镜面损耗小,即希望:1这要求t大,a小,使ta,但11111)t过大又使增益系数的阈值G升高,而如果介质的双程增益系数2LG01阈不够大将会导致腔内光强减小,使输出功率降低。严重时使腔内不能形成激光。激光器的输出功率-2)t过小,虽然使G降低光强增强,但镜面损耗aI(2L)也将增大。1阈1上一页回首页下一页回末页回目录
第三章为了使激光器有最大的输出功率,必须使部分反射镜的透射率取最佳值:激光器的输出特性解此方程得:此时,激光器得输出功率为:激光器的输出功率上一页回首页下一页回末页回目录
3.5.2非均匀增宽型介质激光器的输出功率第三一、稳定出光时激光器内诸参数的表达式章1.腔内最大光强激光器的2.输出光强:输出3.镜面损耗:特性4.最小光强:光波在腔内传播情况如图所示:激光器的输出功率上一页回首页下一页回末页回目录
5.非均匀增宽型介质的增益系数随频率而变第三章1)光波的频率不在非均匀增宽介质的中心频率处,光波在腔内传播时将有两部分粒子——和粒子对它的放大作出贡献。激光器的输出特性即频率为的光波,两束光在增益系数的曲线上的两侧对称的“烧”了两个孔。如图所示。和+-腔内不同地点的光强不同,取I作为平均光强,当增益不太大时I=I=I,则介质对光波的平均增益系数为:激光器的输出功率这就是非均匀增宽型介质对非中心频率光波的增益系数的表达式;上一页回首页下一页回末页回目录
第三章2)光波的频率为线型函数的中心频率,它只能使介质中速度为的+-这部分粒子数密度反转分布值饱和。此时腔内的光强为I+I,故介质对的增益系数为:激光器的输出特性若用平均光强2I来代替数可表示为:,则光波在腔中的平均增益系若腔内各频率的光强都等于Is,则以及附近的光波所获得的增益系数分别为:激光器的输出功率若增益系数的阈值都相等,则和附近频率为光波的平均光强分别为下值,且前者比后者要弱:上一页回首页下一页回末页回目录
二、激光器的输出功率第三章(一)单频激光器的输出功率1.若腔内只允许一个谐振频率,且,激光器在理想的情况下,仍有:激光器的输出特性此时腔内的平均光强为:激光器的输出光强为:若光束的截面为A,则激光器的输出功率为:激光器的输出功率2.若腔内单纵模的频率为,激光器的腔内平均光强为:激光器输出光强为:上一页回首页下一页回末页回目录
若光束的截面为A,激光器的输出功率为:第三章激光器的输出特性虽然介质在中心频率处的小讯号增益系数比其他任何频率的小讯号增益系数大,但是由于在中心频率处输出功率的表达式中出现系数1/2,所以激光器对?光波0的输出功率要比它对?附近各频率光波的输出功率还要低。0如果我们使单纵模输出的激光器的谐振频率由小到大变化,则如图所示激光器的输出功率上图为陷”输出功率曲线
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