谐振腔16.pptVIP

* 光学谐振腔的构成和作用 光学谐振腔的描述参量 光学谐振腔的稳定性 自再现模——衍射积分方程 平行平面腔的解——迭代法 共焦腔的解析解 球面镜稳定腔的等价共焦腔 光学谐振腔 模式 纵模 横模 损耗 损耗机制 单程损耗 光子寿命 品质因子 纵模线宽 光学谐振腔的描述参量 损耗不只决定横模 也影响纵模 还影响模式线宽 损耗大小是评价谐振腔的一个重要指标 二、损耗 （1）几何偏折损耗 （2）衍射损耗 （3）腔镜反射不完全引起的损耗 （4）材料吸收、散射，腔内插入物（如布儒斯特窗，调Q元件、调制器等）所引起的损耗。 （2）选择损耗，随不同模式而异； （1）, （3）,（4）非选择损耗，对所有模式相同 光学谐振腔的描述参量 1.机制 模式 纵模 横模 损耗 损耗机制 单程损耗 光子寿命 品质因子 纵模线宽 光学谐振腔的描述参量 2. 平均单程损耗因子d： 多种因素引起 一次往返后 光学谐振腔的描述参量 二、损耗 3. 光子平均寿命 往返t 时间后 腔内光强衰减为初始值的1/e所需时间。 Beer Law 一个腔长为单位 ？ 2. 平均单程损耗因子d： 一次往返后 光学谐振腔的描述参量 3. 光子平均寿命 往返t 时间后 两者关系： t=0，光强为I0， m次往返后 t时间往返次数 光学谐振腔的描述参量 2. 平均单程损耗因子d： 3. 光子平均寿命 两者关系： 模式 纵模 横模 损耗 损耗机制 单程损耗 光子寿命 品质因子Q 纵模线宽 光学谐振腔的描述参量 Q因子，在什么地方学过？ 调Q激光器，调的是什么？ 设腔内光能量为W 单位时间内损耗的能量为 -dW/dt 则， 腔内光能的衰减规律 4.品质因子Q 光学谐振腔的描述参量 光学谐振腔的描述参量 腔内光能减少为1/e的时间，即光子寿命 损耗越小，Q值越高 同一模式 例：腔长L=100厘米，振荡频率4.8×1014Hz，d＝10－2。求光子在腔内的平均寿命和品质因数 光学谐振腔的描述参量 模式 纵模 横模 损耗 损耗机制 单程损耗 光子寿命 品质因子Q 纵模线宽 光学谐振腔的描述参量 一个纵模，线宽多宽？ 影响因素？ 5. 无源腔的纵模线宽 光学谐振腔的描述参量 受激原子有限寿命 频率不再单一 傅立叶变换： 腔内光强 无源腔的线宽 一个纵模的线宽度 衰减辐射 谱线宽度 光学谐振腔的描述参量 空腔 一次往返后 腔镜反射率高，损耗小，腔内光子寿命长，线宽DnR窄 指数？ ？ 有没有关系？ 光学谐振腔的描述参量 损耗描述参数 损耗越多 DnR越宽 光学谐振腔的构成和作用 光学谐振腔的描述参量 光学谐振腔的稳定性 自再现模——衍射积分方程 平行平面腔的解——迭代法 共焦腔的解析解 球面镜稳定腔的等价共焦腔 光学谐振腔 重点： 几何光学近似 传播矩阵 腔内光束的传播矩阵 腔稳定性条件 典型介稳腔 难点： 光学元件与传播矩阵的等价 非稳腔的共轭像点 稳定性分析 传播矩阵 光学谐振腔的传播矩阵 谐振腔的稳定性判据 稳定性分析 非稳腔 光学谐振腔的稳定性 一、光束的传播矩阵表示 稳定性分析 离轴距离r ：轴上为正，下为负 偏轴夹角q 90：指向轴上为正，下为负 任一光线：几何光学近似 在给定沿轴切面：沿轴切面近似 两坐标参数：离轴距离r，偏轴夹角q 一、光束的传播矩阵表示 1. 光束轴向传播L距离 稳定性分析 矩阵代表L距离对光束的作用 r0q0 riqi 2. 球面镜对近轴光束的反射 得 一、光束的传播矩阵表示 稳定性分析 矩阵代表了球面镜的光学作用 球心 3.球面透镜 一、光束的传播矩阵表示 稳定性分析 球面镜焦距f = R/2 3.球面透镜 一、光束的传播矩阵表示 稳定性分析 矩阵代表了球面透镜的光学作用 薄 4.球面界面反射 一、光束的传播矩阵表示 传播矩阵 n1 n2 5.平面界面反射 6.球面界面折射 R n1 n2 7.平面界面折射 两边是同种介质时： 两边不同： 四元素限定条件 *