激光振荡特性.pptx

第四章第四章 激光振荡特性激光振荡特性讨论激光器的振荡条件、激光形成过程、讨论激光器的振荡条件、激光形成过程、模竞争效应、激光输出功率或能量、弛豫模竞争效应、激光输出功率或能量、弛豫振荡效应等基本特性。振荡效应等基本特性。基本处理方法：速率方程近似及工作物质基本处理方法：速率方程近似及工作物质增益饱和增益饱和激光器按泵浦方式按泵浦方式可分为连续激光器连续激光器(CWcontinuous wave laser)和脉冲激光器脉冲激光器(pulsed laser)两大类。连续激光器：激光工作物质的激励和相应的连续激光器：激光工作物质的激励和相应的激光输出，在一段较长的时间内以连续的方激光输出，在一段较长的时间内以连续的方式进行式进行脉冲激光器：激励和相应的激光输出，从时脉冲激光器：激励和相应的激光输出，从时间上呈现出脉冲的过程间上呈现出脉冲的过程以三能级系统红宝石的激励过程为例以三能级系统红宝石的激励过程为例粒子数密度为n的红宝石被一矩形脉冲激励光照射，激励几率 ，求n2(t)？S32W13 n30 未形成自激振荡或在阈值附近时可忽略受激辐射当t=t0时，n2(t)达到最大值；当tt0时，n2(t)因自发辐射而指数衰减。可用稳态来处理。则在整个激励持续时间，n2(t)处在结论：脉冲激光器中脉冲激光器中，由于脉冲泵浦持续时间短，在尚未达到新的平衡之前，过程就结束了，所以在整个工作过程中，各能级的粒各能级的粒子数及腔内光子数均处于剧烈变化中，系统子数及腔内光子数均处于剧烈变化中，系统处于非稳态。处于非稳态。而连续激光器中各能级粒子数而连续激光器中各能级粒子数及腔内辐射则处于稳定状态。及腔内辐射则处于稳定状态。非稳态是系统打破原有热平衡状态到达新的非稳态是系统打破原有热平衡状态到达新的稳态过程的一个阶段稳态过程的一个阶段。不断增长的非稳定状态。如果脉冲泵浦持续时间t02（长脉冲），脉冲激光器也达到稳定状态，因此长脉冲激长脉冲激光器也可看成一个连续激光器光器也可看成一个连续激光器。小结：小结：连续激光器与脉冲激光器的理论处理方法连续激光器与脉冲激光器的理论处理方法激光器振荡阈值条件（激光器振荡阈值条件（nt,gt,Ppt,Ept）激光器的振荡模式激光器的振荡模式起振与稳定工作条件起振与稳定工作条件激光器输出功率与能量激光器输出功率与能量弛豫振荡效应弛豫振荡效应单模激光器的线宽极限单模激光器的线宽极限频率牵引频率牵引Sum-upn2t阈值泵浦功率Ppt阈值泵浦能量Ept一般表达式四能级系统三能级系统小结：小结：均匀加宽激光器1、增益曲线均匀饱和引起模式竞争，导致增益曲线均匀饱和引起模式竞争，导致 理想情况下，输出应是单纵模的理想情况下，输出应是单纵模的2、增益的、增益的空间烧孔引起空间烧孔引起纵模的空间竞争导致纵模的空间竞争导致多模振荡（气体、固体？）多模振荡（气体、固体？）小结：非均匀加宽激光器非均匀加宽激光器一般多纵模振荡，也存在一般多纵模振荡，也存在模式竞争（烧孔重叠模式竞争（烧孔重叠 ）小结：均匀加宽单模激光器输出功率：T1输出最佳透过率输出最佳透过率光泵情况：非均匀加宽单模激光器输出功率：兰姆凹陷兰姆凹陷短脉冲激光器的输出能量：掌握基本概念：什么是驰豫振荡，如何定性分析？什么是驰豫振荡，如何定性分析？什么是线宽极限？什么是线宽极限？什么是频率牵引？什么是频率牵引？小结：本章作业：书本184-185页：基本题：4、8、13、14