光谱线宽完整ppt课件

选择，1，3。线宽是激光原理中的一个重要概念。线宽的大小通常决定了激光器中可能产生的纵向模式的数量。一般媒体的线宽是多少？它有多小？(1)工作原子自发辐射的荧光线宽(2)激光腔长，在谱线中，只有那些满足增益阈值条件的纵模频率才能形成激光，参见：教科书第4章，第2节，选择，3，纵模选择，标准具，色散方法，短腔方法，复合腔，选择，4，1。色散腔粗选频率激光介质的谱线通常不止一条，在选择一个频率之前，如果激光首先在一条谱线上，选择纵模是有益的。原理：将色散元件添加到腔中以分离不同波长的光，其中只有窄波长范围的光振荡，而其他波长的光偏离腔。选择宽度可达10纳米的谱线。当棱镜：的光通过棱镜时，不同的光出射角将导致不同的损耗，并且只有一定范围的光可以振荡。角色色散率的最大偏角光栅采用布拉格光栅方程：只有满足上述公式的光才能在腔内振荡(入射光和反射光重合)。偏离这个公式的光损耗很大，并且由于偏差太大，光不能振荡。光沿着凹槽的法线方向入射，出射光在这个方向。特点：以上两种方法只能选择一定宽度的谱线，不能选择单一频率。选择，6，2。缩短腔长，使纵模间距大于谱线的有效宽度，纵模间距适用于荧光谱线较窄的激光器。增益曲线中只有一个纵向模式：选择，7，选择，8，选择，9，选择，10，3。将法布里-珀罗标准具插入谐振腔，多光束干涉，透射峰频率，q为正整数；n是标准具两个反射镜之间的介质的折射率；d是标准具的长度；q是标准具中的光与法线之间的夹角，相邻透射峰之间的频率间隔，浓度，11，透射谱线的宽度，r是镜面反射率，浓度，12。图5.3-4显示了标准具纵向模式选择装置的示意图。法布里-珀罗(F-P)标准具对不同波长的光束有不同的透射率，可由下式表示：式中，是标准具的细度；r是标准具的反射率；d是标准具的厚度(即两个平行平面之间的间隔)；是标准具中参与多光束干涉效应的两条相邻出射光线之间的相位差，即(其中n是标准具介质的折射率；是光束进入标准具后的折射角，通常非常小，1)。(5.3-8)，*标准具简介，T()是波长或和r的函数，选择，13，图5.3-5f-p标准具的透射率，下图显示了当r取不同值时T()和的变化曲线。从图中可以看出，标准反射率R越大，透射曲线越窄，选择性越好。模式选择技术，标准具轮廓，选择，14，两个相邻透射率最大值之间的间隔是(类似于前面的):上述公式通常被称为标准具的自由光谱区。(如下所述)，假设波长1和2(2 u1)的两个光以相同的方向入射到法布里-珀罗标准具上，()它们各自产生一组同心圆形干涉亮条纹(最大值)。对于相同的干涉级别(K)，2的干涉环的直径小于1的干涉环的直径，如图所示，选择15，当满足：2ndcosi=k1=(k-1)2时，1的第K个亮环与2的第(k-1)个亮环重叠，因此在大多数情况下，在法布里-珀罗标准具中，cosi1，因此上述公式中的K值应该用该K值替换到上述公式中，因此的下标也可以省略，因此有：标准具简介，选择，16，这个值是当一个波长光的干涉环和另一个波长光的干涉环重合时的波长差，也就是说，如果入射光的波长在1到1的波长范围内，则产生的干涉环d另一个重要参数是分辨率：在介绍之后，选择，18。满足时，单纵模输出，增益曲线，谐振腔纵模光谱，F-P透射曲线，选择，19，4。复合腔方法如果使用反射干涉仪系统代替谐振腔中的反射镜，其组合反射率是光的波长(频率)的函数。图5.3-8显示了两个组合干涉复合腔的示意图。图5.3-8复合腔模式选择和选择，图20，图5.3-8(a)是迈克尔逊干涉仪型复合腔，它由迈克尔逊干涉仪代替谐振腔的反射器组成。空腔可以看作是两个子空腔的组合。全反射镜m和M1形成子腔。空腔长度为l1，(因为2nL=qii)共振频率9651i=c/2 (l1) qi(设定n=1)。另一个子腔由全反射镜M和M2组成。其腔长为L2，谐振频率为 2J=C/2 (L2) QJ。激光器的谐振频率必须同时满足上述两个条件，即c/2 (L1) qi=c/2 (L2) qj，并且在N个频率间隔之后第一子腔的光束频率与在N个频率间隔之后第二子腔的光束频率完全相同。由此，我们可以获得复合腔的频率间隔：选择，21，并适当地选择l1和l2，这可以使复合腔的频率间隔足够大，即当与增益线宽相比时，两个相邻纵向模式之间的间隔足够大以实现单个纵向模式操作。=c/2(L1-L2)可以证明，复合腔的两个相邻频率间隔是(见自身)，图5.3-8复合腔模式选择，(5.3-11)，精选，2