第14.5讲_非稳腔-几何放大率与能量损耗概述.ppt

激光原理与技术·原理部分 第14.5讲 非稳定腔：几何放大率与能量损耗 14.3 非稳腔的几何放大率与能量损耗 1、非稳腔的几何放大率 如果从P2点发出的球面波到达M1时，恰好能够完全覆盖镜面，即其线度为a1，经M1反射到M2，其限度扩展为a1’，则： m1描述了腔内单程度越时，镜M1对几何自再现波型薄面尺寸的放大倍率，称为反射镜M1的单程放大率。 同样，M2的单程放大率为： 用M=m1m2表示非稳腔对几何自再现波型在腔内往返一周的放大率。 以双凸腔为例，可以得到： 14.3 非稳腔的几何放大率与能量损耗 将l1、l2的表达式带入可得： 14.3 非稳腔的几何放大率与能量损耗 对望远镜腔，可以求出： 上式对实、虚共焦腔都成立 其中M的表达式与几何光学中望远镜系统的放大率公式一致； 非稳腔的几何放大率只与腔长L和R1R2有关，而与反射镜的横向尺寸a1、a2无关。 14.3 非稳腔的几何放大率与能量损耗 2、非稳腔的能量损耗率 在非稳腔中，超过镜面的实际尺寸的光会溢出腔外，造成能量损耗，由于假设自再现膜是均匀平面波，因此能量的损耗率等于溢出部分波面与整个波面的比值，这一比值与几何放大率直接相联系。 考虑二维情况，被M2反射返回的能量份额为： 则逸出的份额为： 这里的ζ1表示单次度越时从M2端逸出的能量份额。 同理： 14.3 非稳腔的几何放大率与能量损耗 考虑到三维情况时： 可以得到任何一个共轭像点发出的球面波往返一次其损耗为： 式中M为几何放大率： 14.3 非稳腔的几何放大率与能量损耗 非稳腔内几何自再现波型往返一周的能量损耗份额与腔镜的横向尺寸无关，仅与反射镜的曲率半径R1、R2和L有关； 往返损耗不等于单程损耗之和； 这与稳定腔和临界腔不同，这些腔中的损耗与腔的结构无关,而且这些损耗无法加以利用； 非稳腔中从端面由衍射损耗溢出的能量可以作为激光器的输出来加以利用。 14.3 非稳腔的几何放大率与能量损耗 非稳腔激光输出方式： * * * * * 2009年3月23日第13次课