激光介质增益

1、2.6介质的增益系数，1，增益系数的定义，激光工作物质处于粒子反转状态时，亮度为I0的单色光入射后，由于刺激辐射作用，亮度继续扩大。我们引入增益系数G来说明通过单位距离的光的增长率。亮度为I0的光电增益介质端(z=0)入射，当传播到z时，亮度增加到I(z)，在z dz中，如果时间为I(z dz)=I(z) dI(z)，增益系数定义为，增益系数的尺寸定义为1/测量方法可以从(2-6-2)表达式中得出，方法是测量入射到激光介质的光强度I0和入射光I，并测量激光介质的长度L。2，增益系数和反转粒子数之间的关系，在四电平系统方程的光子数密度方程(2-5)中，此方程重写为：W21刺激辐射的另一个表示，三

2、电平系统，四电平系统，通常，激光介质的光谱线函数G(，0)的线宽比线性函数的中心频率0小几个步长，因此，为了简化增益系数表达式，可以将(2-6-7)表达式的分母替换为中心频率0，并将增益系数写为频率的函数。小信号反转粒子数密度是与频率无关的常数，因此(2-6-8)如表达式所示，小信号增益系数与激光介质的线型函数成正比。定义，3，4级系统小信号反转粒子数密度n0，条件：小信号N=0W32=W23=0，n2=0，n0=n3，n1=n 4级速度方程式简化结果，n0和泵速度W14均匀且不均匀其中：非均匀图2-6-3所示，(a)均匀地加宽小信号增益曲线，(b)不均匀地加宽小信号增益曲线，高斯型。中心频率

3、的小信号增益系数，即增益系数的最大值，可以通过经验公式得出。大信号增益系数，增益饱和现象：入射光很弱时，反转粒子数密度基本上没有消耗，可以看作常数，因此激光介质对光的增益系数也是常数。与饱和光Is相比，随着强度的增加，反粒子密度的减少，增益系数的减少，称为增益饱和现象。分别讨论了均匀扩展介质和非均匀扩展介质的大信号增益系数。如果n表示大信号反转粒子数密度，则G是大信号增益系数。4级系统大信号反转粒子数密度N，1，(1)强光增益系数、频率、亮度、强光入射时均匀扩大激光工作物质的反转粒子数减少，因此强光增益系数可以采用(2-6-8)的形式写入。变量，这里还是4级系统。在信号均匀加宽的粒子数反转密度

4、表达式和均匀水平线函数样式(1-5-16)和样式(2-6-9)替换(2-6-8-1)表达式中：得到均匀的大信号，现在我们讨论常识有，有，2。光强度增加，增益系数减少，时间增益曲线如下图所示。1)饱和作用的强弱与入射光频率v1相关，频率越接近增益曲线的中心频率，饱和作用越严重，离中心频率越远，饱和作用越弱。2)不同频率的曲线下降是不同的。这表明曲线不均匀。中心频率的相对减少量比其他频率大，因此大信号增益曲线宽度比小信号增益曲线更宽。均匀扩展介质在强光入射时，可以计算出强光的大信号增益曲线线宽，(2)弱光的增益系数，均匀扩展的激光工作物质对于各种频率入射光的放大均使用相同的反转粒子数。因此，强光消

5、耗的反转粒子数可能会影响弱光的大信号增益系数。增益系数公式(2-6-8)中的反转粒子数密度仍被替换，并使用线型函数。这样可以均匀地扩大介质，从而在强光入射条件下，将弱光的大信号增益系数替换为(2-6-9)、(1-5-16)和(2-6-12)，2)增益饱和的，入射光越大，增益系数值越低。当时，例如，3)在下图中，可以看到增益饱和和入射光频率之间的关系。均匀地扩大介质中的每个发光粒子，光谱吴宣仪有助于不同频率的增益。1强光消耗处于此状态的粒子，2弱光的增益也会减少。因此，在均匀激光中，一种模式的振动减少了另一种模式的增益，防止了另一种模式的振动。因此，均匀地扩大激光通常可以获得单纵模式输出。2、非

6、均匀宽信号增益系数、频率、光强度、光强度、光强度、光强度、光强度、光强度、光强度、(a)强光增益系数、非均匀放大激光工作物质非均匀振幅的情况下，均匀加宽因素至少具有均匀宽的自然线宽。通过分析可以获得强光信号的增益系数是，用(2-6-17)格式替换非均匀水平线函数表达式(1-5-13)，由(2-6-12)表达式确定，(2-6-18)，(1)非均匀扩宽饱和作用比均匀扩宽略弱。(2)非均匀宽信号增益曲线均匀下降，下降曲线的线宽不变，均匀宽信号增益曲线不均匀下降，下降后曲线线宽增大。(2)弱光的增益系数，非均匀扩展工作物质的大信号反转粒子数密度衍射效应，类似的强光入射条件。非均匀扩展介质的弱光增益曲线

7、也在频率上产生扩散效应。，燃烧孔宽度与反转粒子数密度的燃烧孔宽度完全相同，以(3-3-18)格式确定。孔深度为：(2-6-19)，(2-6-20)，激光介质为以下情况时，对于具有多普勒扩展元件的气体介质，记录效果发生在中心频率两侧对称分布的频率和两个地方。图非均匀放大型介质小信号增益、图非均匀放大型增益饱和曲线、图非均匀放大型激光增益饱和、图非均匀放大型激光增益饱和、2-7激光振动阈值条件、谐振腔内的激光工作物质处于粒子数反转状态时，频率在光谱线宽范围内的微弱光信号扩大到增益效果。另一方面，河内还有很多好的损失，信号不断衰减。因此，激光的各激光模式是否能引起振动取决于增益和损失的大小。如果光往

8、返于空腔，一周内获得的增益大于或等于各种损失的总和，则可能产生激光。否则，不会产生激光。因此，激光模式需要考虑振动，本节讨论了该条件，并讨论了满足阈值条件的振动模式数。1，阈值条件2，振动模式数，1，阈值条件，激光模式振动的阈值条件为，(1)阈值增益系数(2)阈值反转粒子数密度(3)阈值中能量级别粒子数密度(4)阈值泵能量(或功率，无损如果不考虑损失，则由增益系数定义的形式中：激光工作物质的长度。、由于讨论了激光形成阈值，阈值附近腔内光强仍然很弱，相当于小信号情况。(莎士比亚、激光、激光、激光、激光、激光、激光、激光、激光、激光)比较以上两种表达式，可以使用(2-7-4)式的增益系数G0。(2

9、-7-2)与(2-7-4)表达式同时存在收益和损失的情况下。显然，为了制作，必须有。也就是说，形成激光器的阈值条件、阈值增益系数的定义每个横向模的横向光场分布不同，单程线路损耗不同，阈值增益系数也不同。高电平的线路损耗大，阈值增益系数大于低阶。(2)反转阈值粒子数密度，阈值附近腔内亮度弱，因此，如果是小信号情况，则根据小信号反转粒子数密度表达式。也就是说，存在增益系数对应的阈值。反粒子数密度也有阈值。将阈值增益系数赋予常识，使用激光的平均寿命，而不是自发辐射概率。如果考虑振动的激光模式正好进入激光介质增益曲线的中心频率，则作为常识中可用的替代物，将均匀加宽的表达式1-5-16和非均匀加宽的表达

10、式1-5-13分别赋予常识，(3)由于逆粒子数密度的阈值，可以获得激光。例如，红宝石激光器是三能级系统，在激光下是非常E1基态，上是非常E2，E3能级基本上是空的，各能级的反转粒子密度有以下关系：格式中：N粒子总数密度；n反转粒子数密度。，高能级粒子数密度N2:其中N被阈值nt取代，可用：在三能级阈值下的能级粒子数密度，对于四能级系统中的氦-氖激光器，激光级能级基本上是空的，因此激光级能级基本上是空的。即，四电平阈值的能量级粒子数密度显示了红宝石激光器和氦氖激光器的计算实例，表明四电平系统的阈值比三电平系统小得多。在实际操作中，经常使用外部提供给激光的能量作为激光阈值，例如阈值泵能量或阈值泵功

11、率。对于固体激光器，指光泵的能量或功率。气体激光器是指放电管的放电电流。(3)临界泵能量(功率)，1。4级系统(连续)，本书提出的结论如下：2.三层系统(连续)，3 .脉冲系统，3，4，1。4级系统，2 .三电平系统激光器的光腔损耗大小对光泵阈值功率影响不大，但在四电平系统中，阈值功率与光腔损耗成正比。3 .四能级系统的阈值功率与发射截面成反比，发射截面与荧光光谱线宽成反比，因此阈值功率与荧光光谱线宽成正比。四电平连续泵，三电平连续泵，二，振动模式数，激光外部刺激足够强时，抽运速度足够大，小信号反转粒子数密度超过阈值，因此小信号增益系数也超过阈值。定义小信号增益系数反映了我的最大Gm和增益系数

12、的阈值Gt比发生参数：赋值(2-7-18)格式：发生参数反映了刺激器外部发生作用的大小和谐振腔的损失大小。将大于阈值增益系数的刺激器小信号增益曲线的相应频率范围定义为振动带宽。均匀扩展介质和非均匀扩展介质振动线宽与激光工作物质、泵、谐振腔等有关。第一章说明，只有符合谐振腔驻波条件的固有钟形才能存在，只有增益曲线系数线宽范围内的固有钟形才能满足振动条件。因此，振动纵向系数的计算公式为：x表示对x的值进行舍入。可以看出，外部的刺激作用越强，谐振腔本身的损失就越小，空腔越长，振动的钟形数就越多。振动后的激光模式能否形成稳定的振动模式并输出，需要考虑模式竞争情况。(莎士比亚、模板、激光、激光、激光、激光、激光、激光、激光)均匀扩展激光往往是由于模式之间的竞争而产生的，最终只有中心频率附近的一种模式获胜，形成稳定的振动，非均匀扩展激光由于各模式之间的竞争不激烈或没有竞争，引起振动的各模式同时形成稳定的振动。(约翰f肯尼迪、北极谱(Northern Exposure)、精密测量、激光通信等一些实际应用需要单色性能好、频率稳定的激光束。此时，我们希望激光只能以一种形式工作。为此，可以均匀地扩大激光，或将谐