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第二章激光的相干性.pptx

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2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 1 第二章 光的相干性 若激光为Gaussian 线型(低压气体),例如He-Ne激光, 相干长度为 §2.4 激光的相干性: 2.4.1激光的时间相干性 单纵模激光器的时间相干性: 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 2 第二章 光的相干性 对单模稳频He-Ne激光器, 理论极限: 实际观察到的最小值: 参考:日地距离约为15×1010 m 参考:月地距离约为4.1×108 m 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 3 第二章 光的相干性 一般 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 4 第二章 光的相干性 式中,N 为纵模个数,L 为激光器腔长,n 为介质折射率,C 为光速,τd 为在被考查的时间差,Cτd 为相应的光程差。 多纵模激光器的时间相干性: 设激光器有N个等强度纵模 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 5 第二章 光的相干性 式中,L 为激光器腔长,n 为介质折射率,C 为光速。 考虑多普勒或碰撞效应的多纵模激光器的时间相干性: 纵模间隔: 单模线宽 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 6 第二章 光的相干性 2.4.2 激光的空间相干性: 要保证激光的空间相干, 要选择基横模TEM00激光。 高阶模式: 2.4.3 提高激光相干性的技术措施 1. 选模(横、纵) 2. 稳频 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 7 第二章 光的相干性 2.4.4 高斯光束简介: 1. 基模公式 z=0时ω=ω0,此时ω最小,称束腰。 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 8 第二章 光的相干性 振幅表达式: 以振幅衰减到e-1定义光斑半径,始终为ω(z),且在束腰处半径最小。 在z=0处中心振幅最大,z的绝对值增大时中心振幅减小 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 9 第二章 光的相干性 发散角: 当z=0, 2θ=0; , , 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 10 第二章 光的相干性 波面: 比较上式和高斯光束基模波面的表达式,可看出高斯光束近轴部分为曲率半径为R (z)初位相为φ (z)的变曲率发散球面波。 ⑴. z0 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 11 第二章 光的相干性 当光波由束腰(此时)向前传播时,曲率半径逐渐减小,曲率中心由-∞逐渐前移; 在束腰,等相面为平面,曲率半径无穷大。 2021-11-11 现代光学干涉计量原理 第一篇 12 第二章 光的相干性 因此,高斯光束沿z轴传播时,当 z 0 ,光波为变曲率汇聚球面波;当 z = 0,光波为振幅高斯分布的平面波;当z 0,光波为变曲率发散球面波。 ⑵. Z0

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