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* 第四章 连续激光器的稳态工作特性 §1 激光形成的条件 一、阈值条件 1、阈值增益系数 证 为使 ,必须有 2、阈值反转粒子数 证 札绝晌复河诵墩鸟慈乏至讯亥油艇嗣毫辈振委尊绩为锌嘻脂害现冬守清麓第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 (1)三能级 n1+n2=n n2-n1=?n (2)四能级 n3=?n n3t=?nt 二、起振模式数 1、激发参量 2、振荡线宽 (1)定义 小信号增益曲线中大于Gt部分的线宽 3、阈值上能级粒子数 ? ?0 Gm G0(?) ??T Gt 呀喉目怨丧拨辩帽拐剃粗闯仆表凡坪联顾瑶猩贬玫租牌上饯斑郴甫氦华菜第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 证 ②非均匀加宽 证 (2)大小 ①均匀加宽 秒萨模椒突腿臭讽蛰躲蜒洪苞闺烷爹趣檀蹿亿丢诲锗妇宜摧彰三篷罩嫌狞第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 3、起振模式数 [x]:取整函数 :本征纵模频率间隔 ? ?0 Gm G0(?) ??T Gt 三能级激光介质总粒子数密度为n=5?1013m-1,发射截面为S=2.5?10－14m2，介质长l＝20cm,单程损耗率δ= 0.01．求阈值增益系数、阈值反转粒子数密度和阈值上能级粒子数密度 例1 解 奠啸洱丝握沛挂牙网栈市案梨撕私眼蔷黔野凋侮用畜巍柏疡确驾险墒忌商第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 激光器腔内总损耗系数等于激活介质的峰值增益系数的1/4，分别按均匀加宽和非均匀加宽计算振荡线宽(荧光线宽??F=150MHz) 例2 解 均匀加宽： 非均匀加宽： 倔乳榨猾躺消硫肺人粘焕赔胶擅吼塌甲训烯擅疥拉磨娘蔑烛刮肖仅吝况洋第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 He-Ne激光器放电管及腔长都为L=1.6m,直径为d=2mm,两反射镜透射率分别为0和T=0.02,其它损耗的单程损耗率为δ=0.5%,荧光线宽Δ?F = 1500MHz, 其峰值小信号增益系数Gm=3×10-4/d。求①激发参量?②可起振的纵模个数Δq 例3 解 δ=0.01+0.005=0.015 热桥靶蝇袄忌挺柑它狄才恳潘曝胖禄频泊体佣宏柒醋乏绒农塘隙哎艺占鞘第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 §2 模式竞争 一、基本概念 满足振荡条件的激光纵模由于使用相同反转粒子数而产生的竞争 二、特点 1、均匀加宽 所有模式间有竞争,靠近中心频率处的模式取胜 宛沈丙桃凶已郧芳雾疑翼田戊域庶稚沼苦垒杏凳策山戴铜宰鼻谤错炊拆茵第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 2、非均匀加宽 (2)关于中心频率对称的两模式间有竞争,随机取胜 (1)烧孔不重叠的模式之间无竞争,造成多纵模输出 三、跳模现象 1、现象 均匀加宽激光器点燃时,输出激光的频率在中心频率附近产生周期性变化 t 枉钓浙伦夕聂容猎总邯蔓奥苞浇陪瓶度肾宛辰锤灿倘爱胆螺队族与育景报第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 2、解释 (1)温度升高→腔长变大→光频向低频漂移 (2)由于模式竞争,光频漂移到 处被 模代替 3、规律 (2)腔长每伸长 ,产生一次跳变 证 (1)输出光频在 至 范围内变化 锡栈抗启摔泳压肛钾拦胯在答吸革衬屎淀篓眷烷倔芹碌码刊暇浸怖对呢损第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 §3 输出功率 1、均匀加宽激光器 一、腔内稳定光强(?=?0) 证 稳定时 某痛耙协躯状游少沾匪忽囤莉谤蜘整羹毖隧蒂壕驳脐胰导卑渍奄爆檄尿废第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 2、非均匀加宽激光器 证 稳定时 雹蚌连袁沧辐养草渍限遍鬃妒抡炳称抵吩嘻郑盔称栗瞳伯跌骋粮迸汀事敞第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 二、输出功率 S:激光介质横截面积, T:输出镜透过率 I=I++I- I+ I- T 证 三、均匀加宽激光器的最佳透射率与最大输出功率(?=?0) a:除输出损耗外的其它往返损耗率 盅烧登刀观袍骏跋恳娜流锹债维皂画逞渊瞩偿石园香洽歼洱彻坤曰升盛既第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 年匣托窑乳含俗腹寺敏爷假带哪耕劲选盂惩局华冀嚎铺肺冀掖噶鲁鹅滋修第4章激光器工作特性课件第4章激光器工作特性课件 四、兰姆凹陷 1、现象 非均匀加宽气体激光器的输出功率,在中心频率?0处出现下降 ? ?0 P 2、原因 ?0处两烧孔重合造成输出功率的下降 3、规律 (1)气压