Ch03光谐振腔.ppt

激光原理;光学谐振腔的模式理论;光学谐振腔的作用;一 、稳定性条件;令;二、共轴球面腔的构成与分类 ;（1）稳定腔构成的方式 ;（2）非稳腔构成的方式 ;（3）临界腔构成的方式 ;二、稳定图 ;§3.2 光学谐振腔的模式;(a) 振幅沿纵向z的分布;2.平平腔中的驻波;对于一个q值，在腔内对应某种稳定的驻波结构，含有q+1个节点，这种稳定的驻波分布称为腔内的一个纵模。;二、腔中光波模的谐振频率;;三、腔内的多纵模振荡及单纵模选取;2. 多纵模振荡;振荡纵模最多为;3. 单纵模选取;4. 激光纵模的频率漂移问题;§3.3 平行平面腔模的迭代法;开腔模的一般物理概念 在经过足够多次的渡越以后，能形成这样一种稳态场：其分布不再受衍射的影响，它在腔内往返一次后能够再现出发时的场分布。 ;一、开腔衍射理论的分析方法;2、自再现模;以 表示开腔中这一不受衍射影响的稳态场的分布函??;如果满足 ;3、复常数 的意义;自再现模在腔内单程渡越所经受的相对功率损失，称为模的单程损耗;自再现模在腔内单程渡越的总相移;4、分离变量;令;割豁诅嚏述耐壳输园瘪设喧谣吗闷久屉伙休襄婪耶痢吾胺蓝咬故傲助襟焊Ch03光谐振腔Ch03光谐振腔;满足方程的 可能不止一个，可以用 分别表示它的第m个和第n个解;二、平平腔模的迭代解法;1、迭代法;遥狰朵疡吐逝挤莎跳灸曝颂辕仿犊黍棺尊鸯饿逮稀谋箩凋腑越负轿啊畔巳Ch03光谐振腔Ch03光谐振腔;平行平面腔模的迭代解法;讨论 1、菲涅尔数的选取 N 2、达到稳态场的渡越次数;掌握;2、平平腔镜面上场的振幅分布;(2) 一阶模振幅分布特性;3、平平腔镜面上场的相位分布;4、单程相移和谐振频率;(2) 谐振频率;② 谐振频率;5、单程功率损耗;§3.4 稳定球面腔;一、方形镜对称共焦腔的模式;1、衍射积分方程;;令;方形镜共焦腔自再现模的问题就等价于求解这两个积分方程的本征值问题。;2、衍射积分方程的解;对于任意给定的c值，即对应光腔的菲涅尔数，当m，n取一系列正整数时，可求得一系列本征值及相应的本征函数。进而可以讨论光腔内模式的全部特征：分布特征和传输特征。;（2）厄米-高斯近似解;厄米-高斯函数即为方程的本征函数;3、厄米-高斯近似解下的讨论;半功率点的定义：;高阶横模;蜒壶池松吁真擒捆位芒乾闽真搏系炭灵秋拦衡钝料维炽圃挪祥变甭卓胖舌Ch03光谐振腔Ch03光谐振腔;;相位分布;掌握 （1）平平腔迭代法数值计算结果： 镜面上的振幅分布； 镜面上的相位分布； 单程相移（几何相移，附加相移及其特点）； 谐振频率； 单程损耗的特点；;掌握 （1）方形镜对称共焦腔的自再现模： 精确解； 厄米-高斯近似解； 镜面上的振幅分布，基模光斑尺寸，半功率点光斑尺寸，高阶模分布特点，强度花样图，高阶模光斑尺寸 镜面本身为等相位面 ;（2）单程损耗;（2）单程相移和谐振频率;谐振频率;模式简并;4、方形镜对称共焦腔的行波场;表示 模在腔内任一点的场强;（2）振幅分布;其中;（3）模体积;应用举例：;（4）等相位面分布;婴寿脸讨损鱼寥屎昭擅状羔州岂癌蟹釉诛碌颖走巳灵像蜂频资巨旋伸神瀑Ch03光谐振腔Ch03光谐振腔;（5）远场发散角;二、圆形镜对称共焦腔的模式;2、圆形镜对称共焦腔的数值解讨论;3、拉盖尔-高斯近似解;(1) 振幅分布;卿酿脓圃碾丫肆冶支舜凰桌插绞肇稠狡怠柬周员侍侨橡倡京诫镰摊坞同萨Ch03光谐振腔Ch03光谐振腔;(2) 相位分布;圆形镜对称共焦腔中，模式是高度简并的;(5) 单程衍射损耗;4、圆形镜对称共焦腔的行波场;三、对称共焦腔的特点;对称共焦腔小结;四、一般稳定球面腔与对称共焦腔的等价性;如果在共焦腔的任意两个等相位面上放置两块具有相应曲率半径的球面反射镜，则共焦场不会受到扰动。这样就构成了一个新的谐振腔，它的行波场与原共焦腔的行波场相同。;式中的 满足关系式;2、任意一个满足稳定条件的球面腔唯一的等价于某一共焦腔;三式联立可以唯一的解出一组;当 满足稳定性条件时，可得