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第四章激光振荡特性 4 3输出功率与能量 连续或长脉冲激光器的输出功率 腔内光强增大 增益系数下降 增益饱和作用 稳定工作状态 激光束有效横截面积 正方向传播的光束光强 部分反射镜的透过率 图1 4 1 且增益系数不太大时 腔内平均光强 1 均匀加宽单模激光器 激光器的输出功率 为往返损耗率 提高输出功率的方法 1 加大外界泵浦激励作用 从而增大 2 减小谐振腔的往返损耗率a 3 加大激光工作物质的长度l及横截面积A 输出镜的最佳透射率 此时的输出功率 2 非均匀加宽单模激光器 当振荡频率时 在增益曲线上分别烧两个孔 对每一个孔起饱和作用的分别是 而不再是两者之和 稳定工作时 兰姆凹陷形成的原因 兰姆凹陷的宽度大致等于烧孔宽度 气体激光器中气压增加 碰撞线宽增加 可使兰姆凹陷变宽 变浅 当气压高到一定程度时 碰撞线宽超过多普勒线宽 气体激光器变成以均匀加宽为主 兰姆凹陷消失 短脉冲激光器的输出能量 输出能量随泵浦能量线性增加 是由超过阈值那部分能量转换而来 激光器的效率 总效率 斜效率 4 4弛豫振荡 定性说明弛豫振荡的形成过程 激光器正常工作时 有源谐振腔净损耗 故谐振腔内的单模激光带宽 当激光器稳定工作时 4 5单模激光器的线宽极限 考虑自发辐射时 以四能级系统为例 某模式的光子数密度速率方程为 受激辐射的贡献 谐振腔损耗的影响 单位时间内自发辐射耦合到该模式的光子数目 稳定工作状态下有 自发辐射所决定的单模激光线宽 输出功率越大 意味着腔内相干光子数增加 受激辐射比自发辐射占更大优势 因而线宽越窄 减小损耗和增加腔长可使线宽变窄 频率牵引效应有源谐振腔中 由于增益物质的色散 使得纵模频率比无源腔纵模频率更加靠近中心频率 称为频率牵引效应 增益曲线 色散曲线及谐振腔模谱 4 6激光器的频率牵引现象 无源谐振腔中 纵模频率为 有源谐振腔中 由于色散的存在 纵模频率为 纵模频率 偏离量 无源腔纵模频率牵引量 为 频率牵引效应的特点 振荡频率越远离中心频率 频率牵引量越大 激光器纵模
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