激光原理3.1光学谐振腔的衍射理论(2014).pdfVIP

第 3 章 激光器的输出特性 在开腔中存在怎样的电磁场本征态（即：不 随时间变化的稳态场分布随时间变化的稳态场分布））??如何求场分布如何求场分布?? 稳态场分布的形成:可看成光在两镜面间往返 传播的结果传播的结果!! 方方 一个镜面上的场 另一个镜面上的场 法 求解求解衍射射积分方方程!! 高福斌高福斌 1 /29 3.1.1 惠更斯-基尔霍夫衍射公式 一.惠更斯- 菲涅尔提出子波及子波干涉的概念 1) 波传到的任意点都是子波的波源 2)2) 各子波在空间某点进行相干叠加概括为各子波在空间某点进行相干叠加概括为 ：： 波面上各点均是相干子波源 惠－菲原理提供了用干涉解释衍射的基础 菲涅耳发展了惠更斯原理 从而深入认识了衍射现象从而深入认识了衍射现象 它是研究光衍射现象的基础，也是开腔模式问题的 理论基础理论基础 高福斌高福斌 2 /29 二. 惠更斯－菲涅耳原理 P u(P ) 设波阵面∑上任一源点 的光场复振幅为 ，则空间任一 观察点P 的光场复振幅u(P) 由下列积分式计算： ′ −ikρ ik u(P )e u(P) ∫∫ ⋅(1+cosθ)ds 44ππ ΣΣ ρρ (3(3-1)1) ρ P ——原点 与观察点 P之间的距离 P PP θ——原点 处的法线 n与 的夹角 k——光波矢光波矢，， 2π 为光波波长为光波波长 图图33-11 惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理 k λ λ ’ ds ——原点 处的面元 P 功能：如果知道了光波场在其所达到的任意空间 曲面上的振幅和相位分布，就可以求出该光波场 在空间其他任意位置处的振幅和相位分布。 高福斌高福斌 3 /29 3.1.2 光学谐振腔的自再现模积分方程光学谐振腔的自再现模积分方程 一一、、开腔模的一般物理概念开腔模的一般物理概念 r r