高斯光束的传播特性.pptVIP

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例:某共焦腔氦氖激光器,L=30cm,某共焦腔二氧化碳激光器,L=1m,一般激光器的远场发散角都很小,约为10-3弧度,也就是表明激光具有很好的方向性。高阶横模的光束发散角和可以通过基模的光斑和发散角求出来:由于高阶模的发散角是随着模的阶次的增大而增大,所以多模振荡时,光束的方向性要比单基模振荡差。由可知,镜面上的光斑尺寸,基模体积和远发散角等高斯光束的参数都可以通过基模腰斑半径(“腰粗”)ω0来表征,故“腰粗”是高斯光束的一个特征参数.计算表明:内含86.5%的光束总功率一.亮度B:单位面积的发光面在其法线方向上单位立体角范围内输出去的辐射功率。二.一般的激光器是向着数量级约为10-6sr的立体角范围内输出激光光束的。而普通光源发光(如电灯光)是朝向空间各个可能的方向的,它的发光立体角为4πsr。相比之下,普通光源的发光立体角是激光的约百万倍。3.3.4高斯光束的高亮度数值例:器件辐射能量脉冲时间P普通红宝石激光器1J10-4s104W调Q红宝石激光器1J10-9s109W调Q及锁模红宝石激光器1J10-12~10-13s1012~1013W*结论:输出能量一定时,激光器由于脉冲时间缩短可使△I很大;而且因θ(或Ω)很小,故亮度B很大。成都信息工程学院光电技术系钟先琼成都信息工程学院光电技术系钟先琼3.3高斯光束的传播特性回顾——求解对称开腔中的自再现模积分方程,了解输出激光的具体场的分布前瞻——研究高斯光束的传播特性3.3.1高斯光束的振幅和强度分布一、共焦腔内或腔外的一点的行波场的解析式:1行波场横向振幅分布因子—厄米—高斯函数在横截面内的场振幅分布按高斯函数所描述的规律从中心(即传输轴线)向外平滑地降落。花样:沿x方向有m条节线,沿y方向有n条节线。2:位相因子,决定了共焦腔的位相分布二、振幅分布和光斑尺寸1.振幅分布对基横模TEM00——基模截面是高斯函数基横模TEM00的光强2.光斑尺寸振幅下降为最大值1/e时的光斑半径①当z=0时,达到最小值——高斯光束的基模腰斑半径(腰粗)②当时,即在镜面上时,有:3、在纵截面上的表达式双曲线方程——光斑半径随z按照双曲线规律变化。三、模体积1.定义:描述某一腔模在腔内扩展的空间体积。2.意义:模体积大。对激活介质能量的提取就大,对模式振荡作贡献的粒子数越多,就有可能获得大的输出功率。决定一个模式能否振荡,能获得多大的输出功率,与其它模式的竞争情况等。3.对称共焦腔基模的模体积:看成底半径为ω0,高为L的圆柱体。图(3-8)基模光斑半径随z按双曲线规律的变化3.3.3高斯光束的远场发散角图(3-8)基模光斑半径随z按双曲线规律的变化一、定义:基模远场发散角:双曲线两根渐近线之间的夹角:高阶模的发散角随阶次的增大而增大,方向性变差!不同的腰半径的激光光束的远场发散角对比图例:某共焦腔氦氖激光器,L=30cm,某共焦腔二氧化碳激光器,L=1m,一般激光器的远场发散角都很小,约为10-3弧度,也就是表明激光具有很好的方向性。高阶横模的光束发散角和可以通过基模的光斑和发散角求出来:由于高阶模的发散角是随着模的阶次的增大而增大,所以多模振荡时,光束的方向性要比单基模振荡差。3.3.2高斯光束的相位分布共焦腔内或腔外的一点

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