光学谐振腔与高斯光束

1、会计学1光学谐振腔与高斯光束光学谐振腔与高斯光束第1页/共40页nThe distinction between “longitudinal” and “transverse” modes in the resonator is also much sharper in optical than in microwave resonators.第1页/共40页第2页/共40页第2页/共40页第3页/共40页第3页/共40页第4页/共40页第4页/共40页第5页/共40页波导腔。第5页/共40页第6页/共40页能在腔内往返传播第6页/共40页第7页/共40页第7页/共40页第8页/共40页本章仅

2、讨论由两个球面镜构成的开放式光学谐振腔谐振腔可以按不同的方谐振腔可以按不同的方法分类：法分类：第8页/共40页第9页/共40页第9页/共40页第10页/共40页-腔与模的一般联系。第10页/共40页第11页/共40页第11页/共40页第12页/共40页一个模式同时属于一个横模和一个纵模。第12页/共40页第13页/共40页第13页/共40页第14页/共40页222qL q 2qL q Lcqq2Lcq2结论：L一定的谐振腔只对一定频率的光波才能提供正反馈，使之谐振； F-P腔的谐振频率是分立的。第14页/共40页第15页/共40页n纵模间隔与q无关，腔的纵模在频率尺度上是等间隔排列的。第15页

3、/共40页第16页/共40页第16页/共40页第17页/共40页resonators.第17页/共40页第18页/共40页第18页/共40页第19页/共40页1、几何偏折损耗、几何偏折损耗第19页/共40页第20页/共40页greater the loss)LaN22、衍射损耗、衍射损耗第20页/共40页第21页/共40页3、腔镜反射不完全引起的损耗、腔镜反射不完全引起的损耗第21页/共40页第22页/共40页laser media.)4、固有损耗：、固有损耗：第22页/共40页第23页/共40页第23页/共40页第24页/共40页10ln21II)2exp(01II=?第24页/共40页第2

4、5页/共40页另一种定义：0102III单程渡越时光强的平均衰减百分数当损耗很小时201000021 (1 2 ) 2IIIIeII 第25页/共40页第26页/共40页2101r rII reII20121ln21r rr121(1) (1)2rrr 121,1rr当第26页/共40页第27页/共40页1 212121111lnln(1)(1)ln(1)ln(1)2222rrrtttt 121,1rr112210,10trtr 12121211111ln(1)ln(1)( )()()22222rtttttt 121(1) (1)2rrr 第27页/共40页第28页/共40页)2exp(0mI

5、ImcLtm2)exp()(0RtItIcLR取t=0时刻的光强I0为初始光强，到t时刻为止在腔内往返m次后R称为腔的时间常数。由于腔内存在损耗，光场不再为简谐振动，而是振幅随时间指数衰减的阻尼振荡，其强度按频率的分布有一宽度 C=1/(2R) (full width at the half-power points)m=?第28页/共40页第29页/共40页htNtI)()( )exp()(0RtNtNdttNtdNRR)exp()(0ttdNNt)(1000 01exp()RRNtttdtNRt第29页/共40页第30页/共40页PQ2VNhdtdPRQ2：储存在腔内的总能量； P：单位时

6、间内损耗的能量腔的品质因数表示光腔的储能与损耗的特征。Q值大，表示光腔的储能好，损耗小，腔内光子寿命长。)exp()(0RtNtN第30页/共40页第31页/共40页resonatorby dissipatedpower resonatorby storedenergy fieldQ第31页/共40页第32页/共40页cLQcR22cLRLcRc221QcL2损耗参数小结：第32页/共40页第33页/共40页Nd12aNLN愈大，损耗愈小N：腔的菲涅尔数，即从一个镜面中心看到另一个镜面上可以划分的菲涅尔半周期带的数目（对平面波阵面而言）end第33页/共40页第34页/共40页nThe dis

7、tinction between “longitudinal” and “transverse” modes in the resonator is also much sharper in optical than in microwave resonators.第34页/共40页第35页/共40页第35页/共40页第36页/共40页第36页/共40页第37页/共40页本章仅讨论由两个球面镜构成的开放式光学谐振腔谐振腔可以按不同的方谐振腔可以按不同的方法分类：法分类：第37页/共40页第38页/共40页-腔与模的一般联系。第38页/共40页第39页/共40页)2exp(0mIImcLtm2)exp()(0RtItIcLR取t=0时刻的光强I0为初始光强，到t时刻为止在腔内往返m次后R称为腔的时间常数。由于腔内