激光的单色性

激光的单色性第1页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)1.谱线宽度(breadthofspectralline)第八章现代光学(ModernOptics)●多普勒宽度：在气体放电中，发光原子做无规则热运动。运动速度和方向都在变化，在发个宽度叫多普勒宽度。光中心频率附近引起一定范围内的增宽。这第2页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)1.谱线宽度(breadthofspectralline)第八章现代光学(ModernOptics)●氖红线线宽由下图所示。波长为632.8nm的红线，实际的中心频率是4.7×1014Hz，宽度定义为光谱线最大强度的一半所对应的二个频率为1.5×109Hz，谱线宽度之差.第3页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)1.谱线宽度(breadthofspectralline)第八章现代光学(ModernOptics)来回反射，产生多光束干涉。多光束干涉：单一频率平面波沿谐振腔轴线不满足干涉条件的光（j为整数）或频率都干涉相消。干涉条件：第4页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)1.谱线宽度(breadthofspectralline)第八章现代光学(ModernOptics)共振频率：满足共振条件的光波频率。光学谐振腔内的光波的特点：（1）具有共振频率（2）同时存在的共振频率不止一个，而有许多个。第5页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)1.谱线宽度(breadthofspectralline)第八章现代光学(ModernOptics)相邻二个共振频率之差为一定长度的谐振腔内有多少个共振频率：第6页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)2.谐振腔的共振频率第八章现代光学(ModernOptics)谐振腔越长，或越小，腔内满足共振条件的频率数越多，从谐振腔发射出去的光波中所包含的频率数也越多。谐振腔有选择频率的作用。第7页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)3.激光的单色性(Monochromaticityoflaser)第八章现代光学(ModernOptics)工作物质(如气体放电管)有一定的频率范围。把工作物质放在光学谐振腔内，只有（1）既是工作物质的谱线宽度内的（2）又是满足谐振腔共振条件这时的频率，才能形成激光输出。第8页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)3.激光的单色性(Monochromaticityoflaser)第八章现代光学(ModernOptics)例如，氖放电管发射的光波为图中所示，中心频率为4.7×1014Hz，频率宽度为=1.5×109Hz，氖放电管如长100cm，相邻二共振频率之差Hz

第9页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)3.激光的单色性(Monochromaticityoflaser)第八章现代光学(ModernOptics)如果要求谐振腔只发射一个频率，则取氖从谐振腔发射出来的光波频率数为放电管长为10cm即可。第10页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)3.激光的单色性(Monochromaticityoflaser)第八章现代光学(ModernOptics)激光单色性定义为：或，和为中心频率和中心波长。第11页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)4.选模(Modeselection)第八章现代光学(ModernOptics)纵向单模或单纵模：激光器的输出光束中只存在一个频率线，它仍有一定的很狭窄的频率分布。目前激光的频率宽度可由1到105Hz)

(单模不是频率坐标轴上的一条几何注意!第12页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)4.选模(Modeselection)第八章现代光学(ModernOptics)纵向多模或多纵模：同时存在几个共振频率输出单模的方法：选模第13页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)4.选模(Modeselection)第八章现代光学(ModernOptics)(1)缩短腔长。如氦氖激光器，腔长为10cm时，输出一个频率的激光。但激光输出功率降低，并使输出频率不稳定。第14页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)4.选模(Modeselection)第八章现代光学(ModernOptics)(2)用Fabry-Perotetalon（法布里-珀罗标准具）。第15页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)4.选模(Modeselection)第八章现代光学(ModernOptics)频率条件的光有极高（接近100%）的反射率。材料的折射率为n

标准具：两面平行，镀高反射膜，厚度为d，由于多光束反射，对满足式中c为真空中光速，i2为平板中的折射角，k是正整数。如取d>>L，调整i1角，可有下图所示的结果。第16页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)4.选模(Modeselection)第八章现代光学(ModernOptics)第17页，课件共18页，创作于2023年2月8.5激光的单色性(Monochromaticityoflaser)4.选模(Modeselection)第八章现代光学