激光原理与技术教学课件-第17讲 光学谐振腔-纵模、横模.pdfVIP

激光原理与技术 ·原理部分 激光原理与技术 ·原理部分 第17讲 第17讲 光学谐振腔：纵模、横模 光学谐振腔：纵模、横模 模式决定激光器用途，模式是激光工作者苦苦追寻的目标 模式决定激光器用途，模式是激光工作者苦苦追寻的目标 17.1 光学谐振腔的纵模 17.1 光学谐振腔的纵模 • 平平腔的驻波 • 平平腔的驻波 – 均匀平面波近似 – 均匀平面波近似 a,L 一般的开放式光学谐振腔都满足条件： 一般的开放式光学谐振腔都满足条件： 在满足该条件时，可以将均匀平面波认为是腔内存在的稳定电磁 在满足该条件时，可以将均匀平面波认为是腔内存在的稳定电磁 场的本征态，为平行平面腔内的电磁场提供一个粗略但是形象的 场的本征态，为平行平面腔内的电磁场提供一个粗略但是形象的 描述； 描述； 17.1 光学谐振腔的纵模 17.1 光学谐振腔的纵模 • 平平腔的驻波 • 平平腔的驻波 2 – 严格的理论证明，只要满足条件 ，则腔 – 严格的理论证明，只要满足条件 ，则腔 a /L1 内损耗最低的模式仍可以近似为平面波，而 2 内损耗最低的模式仍可以近似为平面波，而 a /L 是光腔的菲涅尔数，它描述了光腔衍射损耗的大小。 是光腔的菲涅尔数，它描述了光腔衍射损耗的大小。 17.1.1 自由空间中的驻波 17.1.1 自由空间中的驻波 沿z方向传播的平面波可以表示为： 沿-z方向传播的平面波为： 沿z方向传播的平面波可以表示为： 沿-z方向传播的平面波为： e(,)zt E cos2( tz/) e (,)zt E cos2( tz/) 1 0 2 0 发生重叠时的电磁场分布为： 发生重叠时的电磁场分布为： ee e 2E cos 2z/ cos 2t 1 2 0     该叠加的场分布的振幅在沿z方向上有一个余弦分布。 该叠加的场分布的振幅在沿z方向上有一个余弦分布。 – 在z点处的振幅为 ex( )  2E cos 2z/  – 在z点处的振幅为 0  z qq, 0,1,2, e 2E max 0 – 当 时，振幅有最大值 ，称此位 – 当 时，振幅有最大值 ，称此位 2 置为波腹； 置为波腹；  z (2q1),q0,1,2,