激光原理与应用第2章激光器的工作原理.pdfVIP

第二章激光器的工作原理

2.1.1共轴球面谐振腔的稳定性条件

1.规定曲率半径为R，焦距为f，物距s和象距s´在反射镜

前面为正，在反射镜后面的为负，则有：

1)对于凹透镜，R0，f=R/20

2)对于凸透镜，R0，f=R/20

3)对于平面镜，R,f

2.成像公式为:

111



ssf

3、稳定腔条件

共轴球面腔的结构可以用三个参数来表示：两个球

面反射镜的曲率半径RR，

12

和腔长即与光轴相交的反射镜面上的两个点之间

的距离L。可以证明共轴球面腔的稳定性条件是:

LL

0

111

RR

12

图(2-1)共轴球面腔结构示意图

2.1.2共轴球面谐振腔的稳定图

及其分类

1.常常稳定图来表示共轴球面腔的稳定条件，

g1LR及g1LR

定义：112共轴球面谐振腔的

2

稳定性条件可改写为:0gg1

12

当0gg1时，共轴球面谐振腔为稳定腔

12

gg0或gg1

当1212时，共轴球面谐振腔为非稳腔

当gg时，共轴球面谐振腔为临界腔

0或gg1

1212

如图(2-2)所示，图中没有

斜线的部分是谐振腔的稳

定工作区，其中包括坐标

原点。图中画有斜线的阴

影区为不稳定区，在稳定

区和非稳区的边界上是临

界区。对工作在临界区的

腔，只有某些特定的光线图(2-2)共轴球面腔的稳定图

才能在腔内往返而不逸出

腔外。

2.利用稳定条件可将球面腔分类如下:

(1)稳定腔

➢双凹稳定腔，由两个凹面镜组成，对应图中l、

2、3和4区

➢平凹稳定腔，由一个平面镜和一个凹面镜组成，

对应图中AC、AD段

➢凹凸稳定腔，由一个凹面镜和一个凸面镜组成，

对应图中5区和6区。

➢共焦腔，R＝R＝L，因而，g=0，g=0，对

1212

应图中的坐标原点。

➢半共焦腔，由一个平面镜和一个R=2L的凹面镜

组成的腔，对应图中E和F点。

(2)临界腔

➢平行平面腔，对应图中的A点。只有与腔轴平

行的光线才能在腔内往返。

➢共心腔，满足条件R＋R＝L，对应图中第一

22

象限的gg＝1的双曲线。

12

➢半共焦