激光原理与应用第4章激光的基本技术.pdfVIP

第四章激光的基本技术

1.改善激光器输出光的时间相干性或空间相干性：

精密干涉计量、全息照相、

精细加工等应⽤用

模式选择、稳频、注入锁定

技术

2.获得窄脉冲高峰值功率的激光束：

Q调制、锁模技术

激光雷达、高速摄影、高分辨率光谱学研究等

应用

4.1激光器输出的选模

4.1.1激光单纵模的选取

1.均匀增宽型谱线的纵模竞争

(1)当强度很大的光通过均匀增益型介质时粒子数反转

分布值下降，增益系数相应下降，但光谱的线型并不

改变。

(2)多纵模的情况下，如图4-1所示，设有q-1，q，q+1

三个纵模满足振荡条件。随着腔内光强逐步增强，q-1和

q+1模都被抑制掉，只有q模的光强继续增长，最后变为

曲线3的情形。

图4-1均匀增宽型谱线纵模竞争

图4-1均匀增宽型谱线纵模竞争

(3)若此时的光强为Iq，则有，于是振荡达到稳

G(ν,I)G

qq阈

定，使激光器的内部只剩下q纵模的振荡。这种现象叫做

“纵模的竞争”，竞争的结果总是最靠近谱线中心频率的

那个纵模被保持下来。

(4)在均匀增宽的稳定态激光器中，当激发比较强时，也

可能有比较弱的其他纵模出现，如何解释？这种现象称为

模的“空间竞争”。

图4-1均匀增宽型谱线纵模竞争

2.

3.单纵模的选取

(1)短腔法：

（缩短腔的长度）

νc(2L)

➢两相邻纵模间的频率差q，要想得到单一

纵模的输出，只要缩短腔长，使ν的宽度大于增益曲

q

线阈值以上所对应的宽度

缺点

因为：

νc(2L)

q

(2)法布里-珀罗标准具法：

➢如图4-2所示，在外腔激光器的谐振腔内，沿

几乎垂直于腔轴方向插入一个法布里－珀罗标准具

➢由于多光束干涉的结果，对于满足下列条件的光具有极

高的透射率

mc

ν

m

2d222

sin

能获得最大透射率的两个相邻的

频率间隔为图(4-2)法布里-珀罗标准具法示意图

c

ν

m

222

2dsin

(3)三反射镜法：

➢如图4-3所示，激光器一端的反射镜被三块反射镜的组

合所代替，其中M和M为全反射镜，M是具有适当透射

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率的部分透射部分反射镜。这个组合相当于两个谐振腔的

耦合

图4-3三反射镜法

两个谐振腔的纵模频率间隔分别为：c/2(L+L)和

12

c/2(L+L)

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