光学谐振腔ppt课件学习教案

1、会计学1光学光学(gungxu)谐振腔谐振腔ppt课件课件第一页，共12页。设计一种装置，实现在某方向上受激辐射不断得到放大和加设计一种装置，实现在某方向上受激辐射不断得到放大和加强，受激辐射产生振荡，使得在该特定方向上受激辐射过程强，受激辐射产生振荡，使得在该特定方向上受激辐射过程自发辐射过程，而在其他方向传播的光容易自发辐射过程，而在其他方向传播的光容易(rngy)逸出腔逸出腔外。外。光学谐振腔光学谐振腔部分反射镜工作物质全反射镜原理图原理图光学谐振腔是激光器的重要组成部分，它的主要功能光学谐振腔是激光器的重要组成部分，它的主要功能(gngnng)有正反馈、谐振、容纳工作物质和输出激光的作

2、用。有正反馈、谐振、容纳工作物质和输出激光的作用。研究光学谐振腔的主要理论包括：研究光学谐振腔的主要理论包括：几何几何(j h)光学理论；光学理论；波动光学理论；波动光学理论；菲涅尔菲涅尔-基尔霍夫衍射积分基尔霍夫衍射积分放大元件放大元件第1页/共11页第二页，共12页。第2页/共11页第三页，共12页。n按能否按能否(nn fu)忽略侧面边界，将谐振腔分为开放式光学谐忽略侧面边界，将谐振腔分为开放式光学谐振腔、封闭腔以及气体波导腔。根据腔内近轴光线的几何逸出振腔、封闭腔以及气体波导腔。根据腔内近轴光线的几何逸出损耗的高低，开腔又可分为稳定腔和非稳定腔。损耗的高低，开腔又可分为稳定腔和非稳定腔

3、。n按腔镜的形状和结构，谐振腔可分为球面腔和非球面腔。按腔镜的形状和结构，谐振腔可分为球面腔和非球面腔。n按腔内是否插入透镜之类的光学元件，或者是考虑腔镜以外的按腔内是否插入透镜之类的光学元件，或者是考虑腔镜以外的反射表面，谐振腔可分为简单腔和复合腔。反射表面，谐振腔可分为简单腔和复合腔。n按腔中辐射场的特点，可分为驻波腔和行波腔。按腔中辐射场的特点，可分为驻波腔和行波腔。n按反馈机理不同，可分为端面反馈腔和分布反馈腔。按反馈机理不同，可分为端面反馈腔和分布反馈腔。n按构成谐振腔反射镜的个数，可分为两镜腔和多镜腔。按构成谐振腔反射镜的个数，可分为两镜腔和多镜腔。根据结构、性能和机理等方面根据结

4、构、性能和机理等方面(fngmin)的不同，谐振腔有不同的分类方式。的不同，谐振腔有不同的分类方式。仅讨论最简单和最常用的由两个球面镜构成的开放式光学谐振腔。仅讨论最简单和最常用的由两个球面镜构成的开放式光学谐振腔。第3页/共11页第四页，共12页。n不稳定谐振腔：由两不稳定谐振腔：由两块凸球面镜组成的谐块凸球面镜组成的谐振腔中，一条振腔中，一条(y tio)平行于轴线的光线经平行于轴线的光线经过凸球面镜的反射后过凸球面镜的反射后就不再与腔轴平行，就不再与腔轴平行，经过几次反射后就会经过几次反射后就会逸出腔外。逸出腔外。第4页/共11页第五页，共12页。12RR稳定稳定(wndng)谐谐振腔振

5、腔第5页/共11页第六页，共12页。MMMCFFMF FABCD第6页/共11页第七页，共12页。图一此外此外(cwi)，还有平凹腔、平凸腔、凹凸腔等，还有平凹腔、平凸腔、凹凸腔等半共焦腔，半共焦腔的性质与共焦腔的类似，衍射损耗低，易于装置，而且由于采用了一块平面镜，成本更低。大多数氦氖激光器都采用这种谐振腔半共焦腔，半共焦腔的性质与共焦腔的类似，衍射损耗低，易于装置，而且由于采用了一块平面镜，成本更低。大多数氦氖激光器都采用这种谐振腔MMABDEA-B-D-B-A-E-AA-B-C-D-E-G-AC FC FABCFDEGF第7页/共11页第八页，共12页。1g2g平行平面腔)21( RR共

6、焦腔221LRR共心腔221LRR稳定稳定(wndng)谐振腔的条件谐振腔的条件图中（图中（0g1g21）区域是满足）区域是满足稳定稳定(wndng)性条件的区域性条件的区域111021RLRL第8页/共11页第九页，共12页。n有了稳定的光学谐振腔，有了能实现粒子束反转的工作物质，还不一定能一起有了稳定的光学谐振腔，有了能实现粒子束反转的工作物质，还不一定能一起受激辐射的光振荡而产生激光。因为工作物质在光学谐振腔内虽然能够引起光受激辐射的光振荡而产生激光。因为工作物质在光学谐振腔内虽然能够引起光放大，但是在光学谐振腔内还存在许多损耗因素放大，但是在光学谐振腔内还存在许多损耗因素n反射镜的吸收

7、、透射和衍射工作物质不均与造成的折射或散射反射镜的吸收、透射和衍射工作物质不均与造成的折射或散射n这些损耗中，只有通过部分反射镜而透射出的才是我们需要的，其他一切损耗这些损耗中，只有通过部分反射镜而透射出的才是我们需要的，其他一切损耗都应尽量避免都应尽量避免n如果由于损耗，使得工作物质的放大作用如果由于损耗，使得工作物质的放大作用(zuyng)抵偿不了损耗，就不可能在抵偿不了损耗，就不可能在谐振腔内形成雪崩式的光放大过程，就不能得到激光输出。因此要产生激光振谐振腔内形成雪崩式的光放大过程，就不能得到激光输出。因此要产生激光振荡，对于光放大必须满足一定的条件荡，对于光放大必须满足一定的条件-阈值

8、条件阈值条件第9页/共11页第十页，共12页。lvevIlvI)()(0),()(0vI用用M1、M2表示两块反射镜，其间距为表示两块反射镜，其间距为L，透射率和，透射率和折射率分别为折射率分别为T1、R2和和T2、R2。假设所有损耗都。假设所有损耗都包含在折射率包含在折射率T1、T2中。中。当当z=0时，光强为时，光强为 ，经过整个长度为的工作物质，经过整个长度为的工作物质到达到达(dod)第二块反射镜第二块反射镜M2时，光强为时，光强为其中其中 称为工作物质的增益系数称为工作物质的增益系数)(v第10页/共11页第十一页，共12页。NoImage内容(nirng)总结会计学。光学谐振腔是激光器的重要组成部分，它的主要功能有正反馈、谐振、容纳工作物质和输出激光的作用。当能实现粒子数反转的工作物质受到外界的激励后，许多粒子跃迁到激发态上。按腔中辐射场的特点