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* * 讫卿毫涕锣梗几篙再废却加密蚤脊树捣抵蔓据谩胳冷含昼淡可缆摔杠柳麓光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） 结论：实现受激辐射放大，获得稳定的激光输出的充分、必要 条件为： （1）必要条件：至少为三能级体系，能够实现粒子数反转 。 （2）充分条件：光学正反馈和大于阈值的泵浦功率。 激光器的总损耗包括： （1）镜子的透射。输出耦合。 （2）镜子的吸收和散射。 （3）激光介质中那些不需要的跃迁所产生的吸收、发射。 （4）激光介质中各向异性所产生的散射。 通常把除镜子耦合输出损失外的所有损失用一个有效损失系数? 表示， ?使有效增益系数k下降为k- ?。激光在谐振腔内往返一周 袄应摧符褂柏淄店侩兄匆陪殃尤玩刚拧熄殉熬票责另颈允狠呆诚媳噶午赶光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） 所获得的增益为： 式中R1，R2分别为谐振腔镜的反射率，L为增益介质的长度。 G=1为维持稳定振荡的最小增益，由此可导出增益系数阈值： 式中第一项为补偿总的非输出损耗所需的增益，第二项为输出损耗。 三、激光器的模 谐振腔作用：除了提供光学正反馈外，还具有选频、选择激光的 方向的作用。所以激光具有单色性好，方向性好的特点。 际炳胎植闲谤肉唬冷慕米罗越晦诌祈智琵蚊埋莽屹盈要映预棍版啄城谓脯光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） 1、横模 横模指光束横截面上的能量分布，通常用横电磁模表示为TEMmn。 对飞旋转对称结构系统，m和n分别表示x和y方向的节点数。如图 所示横模分别为：TEM21，TEM32。 TEM00为基横模，是通常所需要的横模。 TEM32 TEM21 对旋转对称结构系统中的横模，m和n分 别表示极坐标中r和?的节点数。如图所示 的旋转对称横模。 TEM00 TEM10 TEM01 TEM00 植壮都害惯星恬午敛侮脱匹筷琢沪巢义赦忿召镇现促碍衫渍粕可萨信货喜光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） 2、纵模 纵模指激光器振荡的一个频率或该频率电磁波在谐振腔内形成 的驻波的能量分布模式。它是由于谐振腔的选频作用引起的。要 满足光学正反馈条件，对于给定腔长L（光程）的激光器，所允 许的波长必须满足： 式中m为整数，?m为允许的波长。 允许纵模的频率间隔为： 只有落在增益带宽内的纵模?m才能维持振荡。如果维持振荡的纵 模数大于1，则称激光器为多纵模运转。反之，为单纵模运转。 擒掐甫崎寒因汀侦悟往蚕扇降掣言迹迟姿保灾蔚狡茄粟注热讹穿篆绳捉糟光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） 四、选模 1、选横模 出现高阶横模通常是因为激光器的增益太高，所以可以通过降 低增益或增加损耗实现单横模运转。常用在激光器中设置小孔， 增加高阶横模的损耗，而使高阶横模得到抑制。实现选横模。 2、选纵模 多纵模是由于激光增益带宽太宽引起的，所以通过限制纵模的 增益来抑制不需要的纵模。常用的方法是使用输出标准具代替 通常的耦合输出镜，标准具器作窄带滤光片的作用，可以只让 某一单一纵模运转，而抑制其它纵模。 杨檄疤捂职夫抖杨奶猴蒸腋闽悯亏鞘慧歧椭纫后隆矢砧豁醚博嚣忠湿醉兢光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） §2.1、红宝石激光器 它是世界上第一台激光器，1960年由梅曼发明。 一、工作原理 工作物质：Al2O3+0.05%Cr3+(重量比) 能级结构：Cr3+的三能级系统，如图 性质：弱双折射，负单轴晶体，ne=1.761，n0=1.769 E3=4F1，4F2，E2=2E，E1=4A2， E2为亚稳能级，寿命约3毫秒 4A2 4F2 4F1 2E 0.42um 0.55 R1 R2 输出波长：R1优先线起振，输出波长 6943唉 棋埔施锄益钎礼嵌奏侵哩砍眼洗孕排娜柳似创逃示逆墨杖春弘任侥摔剪绷光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） 激光偏振：若激光不是沿光轴方向，则输出为线偏振，垂直 光轴，O光。 二、红宝石激光器的泵浦系统和结构 光泵浦，由于吸收峰在蓝、绿区，用脉冲氙灯泵浦，光谱匹配 较好。 低重复率使用时不需要冷却，自然散热。较高重复率使用时， 灯和激光棒都需要水冷。 为了提高泵浦效率，通常需要椭圆聚光腔，灯和激光棒分别位于 椭圆腔的焦线上。若需大功率，多灯泵浦，可用双椭圆腔。 覆毗肋抛扰氧璃双脆合抗靛喧蔷抬语媒蠢秆撕佑鼠帚埠俗蛰仍柱察诽撤佑光电子技LectureNew4光电子技LectureNew4 光电子技术（4） 三、红宝石激光放大器 红宝石激光放大器用于放大由振荡器产生的激光脉冲，以获得 更