第三章§3.135激光放大器与振荡器§3.1受激跃迁产生的吸收与.ppt

（B）阈值抽运功率 抽运吸收的频率 阈值抽运功率密度 如果抽运灯的效率为25%，红宝石的吸收为25%，实际值应为 ，实验值约为 。 脉冲工作方式,阈值能量密度为 （C）每模光子数 按照 很大！ 实测红宝石输出功率104瓦，这个功率大约分布于200个模中 每模的功率 每模的光子数 （D）单渡越增益 起振所要求的饱和单渡越增益 (E)激光输出谱线宽度 观察到小数量模衰减振荡.其弛豫振荡（脉冲）的寿命 远小于纵模间距！！ 各 值间的频率间距，也就是谐振腔的纵模间距 输出带宽为 （B）对粒子数反转的要求 若单渡越峰值放大 T=400K时光谱学实测 这个数值远小于管中气体粒子的密度 （C）单渡越放大及光强放大依赖于频率的关系 （D）再生谐振放大器输出的谱线带宽 离中心频率越远，该纵模带宽越大（见上页图，书表1-3.4） （2）固体红宝石放大器 棒长 ；折射率n=1.78。 两个端面磨平抛光，不镀膜。当入射光束是垂直入射时，红宝石棒端面的反射系数为 （A）无源谐振腔，这时单渡越放大G=1 谱线间的间距： 纵模带宽 纵模间不能分辨！！！ （B）有源腔 单渡越峰值放大G(ν)=G0 =11 纵模间能分辨！！ 中心频率处的光强放大 §3.5 激光振荡器 1、激光振荡器及阈值 自发发射相当于入射光 上节再生谐振放大器自持振荡的阈值条件是： 放大G和反馈系数R的乘积GR叫做环路增益。 为什么？ 上面忽略了自发发射的影响。正确有： GR+A(自发发射)=1 但是GR=1可以估算阈值 如果考虑除反射损耗以外的其他损耗（散射、衍射及吸收，β损耗因子）故单渡越放大 2、阈值粒子数的反转密度 当粒子数反转达到阈值振荡条件GR=1时，个别自发发射便会发展成为自持振荡。振荡首先在光谱线中心频率处以及附近的振荡模频率处建立起来，因为在附近的光强放大 为最大。 （1）阈值的其他表达式及阈值粒子数反转密度 单渡越增益 反射镜的反射率一般都很高，即1R0.9。从阈值振荡条件得： G=1/R 或者 阈值粒子数反转密度 光子在谐振腔中的寿命 带宽内单位体积所含模数目 谱线过渡频率的寿命 对于自然谱线轮廓，粒子数反转阈值密度 对于热运动增宽轮廓，粒子数反转阈值密度 3、谐振器的输出谱线宽度 实际激光器输出实测： 虽然小但物理意义重要！复杂理论推导有 因起振时 ，以及一个无源谐振腔所产生的带宽为 是在一个单模中每秒光子的数目（单模激光情况） 结论： 4、激光振荡器的例举 （1）气体激光器： 各项参数如下： 中心波长： 相应的频率： 谱线宽度： ； 寿命： 激光器长度： 反射镜的反射系数： 光子在谐振腔中的寿命： （A）粒子数反转阈值 （B）估算阈值抽运功率 氦氖能级电抽运相应的频率 （有效）阈值抽运功率 实际阈值抽运功率 实验数据：有效体积约30立方厘米，管端工作电压约为2500伏，电流约为15毫安，注入电功率为38瓦（IV）。 （C）估计激光器效率（在阈值时） 阈值时，腔内激光束的功率密度为 共焦腔 模式体积 激光器输出的阈值(单模)光功率 电—激光转换效率 振荡超过阈值达到最佳输出时 氦氖激光器效率很低！！ （D）每模光子数 比10000K的非相干光源每模光子数只有0.1个强1016倍。 （E）单渡越增益 氦氖激光是四能级系统 （饱和）单渡越增益为 （F）激光输出谱线宽度 无源腔的输出带宽 激光器的输出谱线宽度 实际上很难达到上述估计数值,为什么？ （2）固体红宝石激光器 棒长 ；折射率n=1.78 中心波长（T=400K） （真空中） 频率