必威体育精装版第五章激光振荡特性课件ppt模版课件.ppt

? 腔内插入 F-P标准具 F-P标准具的设计考虑 L 激光工作物质 插入FP后 自由光谱区 透射宽度 ? 组合腔 LD ?分布反馈(DFB)半导体激光器 （Distributed Feedback） p-TYPE n-TYPE GRATING P-TYPE n-TYPE DBR DBR ?分布布喇格反射(DBR) ?外腔半导体激光器 隔离器 激光工作物质 抑制空间烧孔效应 ? 行波环形腔 § 5.3 输出光功率与能量 讨论稳态情况下的平均光强 估算激光器输出功率 一、连续(长脉冲)激光器输出功率 ? 单模激光器（设第 l 模，频率为nq ) T1=0 T1=T I+ I- 饱和加深 g(n)gt 饱和 （稳态光强） 不变 1. 均匀加宽激光器( n=n0 ) 假设 如何求腔内 In － 同时参与饱和 I+ I- T1=0 T1=T 时腔内的光强 气体激光器 T1 2? ?T+a (5.3.3) a－往返指数净损耗因子 A－光束有效截面积 －激光耦合输出 (5.3.4) 讨论 1. 输出功率~激励功率 ( Pp?? P?) ? 固体激光器 (光泵) 当 ,P随Pp线性增加,光泵浦激光器输出功率由超出Ppt的泵浦功率转换得到 (5.3.5) 其中 气体激光器 ( 放电激励，最佳放电电流 ) He - Ne 最佳放电条件下gm经验公式 半导体激光器 (Semiconductor laser or laser diode) hi --载流子复合辐射几率； hD-- LD效率 (10-5-10) (10-5-12) P I Ith P.320 Fig. 5.3.3 Fig. 5.3.2 讨论2 最佳透过率的实验测定及计算 取微分 Tm确定: ? 实验 Pp一定, 改变T 测 Pout ? 计算 三能级 才能使 (W03 ?, n ?, l ?,?21 ?, ?2?) ? P? 四能级 三能级系统对W13有要求 结论：激光输出功率与工作物质性质和长度有关 2. 非均匀加宽单模激光器 nq?n0 时, 和 分别在增益曲线烧孔,不是共同作用 nq=n0 其中 兰姆凹陷 (Lamb Dip) －单模输出功率P与频率n的关系 P? 烧孔面积 ( 表征对激光有贡献的反转粒子数) ? 烧孔重叠条件 ? 兰姆凹陷宽度(dn) ? 烧孔宽度 ? 兰姆凹陷宽度(dn) ~ DnL 气压? ? 碰撞加宽DnL ? ? 烧孔宽度dn ?, 深度变浅 3. 多模激光器 非均匀加宽: Dnq足够大, 不发生烧孔相连时, 用(5-3-10)及(5-3-12)计算每个纵模的输出功率, 总功率即为各模输出之和 均匀加宽: (固态激光器）必须由多模速率方程求Pout ,并作简化假设(各模损耗相等, 线型函数为矩形) 后可得与(5-3-5)相同的表达式 说明:上述物理模型的适用范围：高Q、低损耗激光器 ? ? 补充题： 今有频率 光强 的光及频率为 的弱光在均匀加宽及非均匀加宽工作物质中传播，请作下列三种情况下 曲线示意图并标出其宽度。 (1) (2) (3) 行波腔 驻波腔 两种加宽机制介质： 均匀加宽 非均匀加宽 两束光：强光 n1, In1 (In1为稳定光强) ; 弱光 n 三种情况：?小信号(蓝) ?大信号,行波腔(红) ?大信号,驻波腔(棕） 均匀加宽 DnH ?2 DnH g0(n1) 强光增益曲线变化 弱光增益曲线变化 弱光增益系数均按同一比例下降，线宽保持不变 g0(n) g(n,In1) g(n,In1?) 驻波腔中正、反方向传输光造 成的饱和效应迭加，饱和加深 强光增益曲线下降线宽加宽 非均匀加宽介质 强光增益曲线 弱光增益曲线 ? 小信号(蓝) ? 大信号,行波腔(红) ? 大信号,驻波腔(棕） × n n1 × × 4-22 设有两束频率分别为 光强为I1及I2的强光沿相同方向或不同方向通过中心频率为n0的非均匀加宽增益介质，I1I2。试分别画出两种情况下反转粒子数按速度分布曲线，并标出烧孔位置。 练习（4/21 ） 短脉冲激光器输出能量 弛豫振荡的定性解释 反转粒子数、光子数的瞬态变化 尖峰振荡过程的理论处理 数值解法；一级微扰近似解 研究弛豫振荡的实际意义 获得巨脉冲的方法 Q调制原理 Q调制方法 作业：9、10 、12 二、短脉冲激光器的输出能量 (t0 ts) 四能级系统为例 思路：输出能量 ~ 受激辐射光子数 ~n2 ~吸收泵浦能量 E0?E3 E3?E2 E2?E1