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激光腔体的稳定腔与非稳腔区别
发表时间:2019-06-03     阅读次数:     字体:【

最简单的光学谐振腔是在激活介质两端恰当地放置两个高反射率的反射镜构成。其中一块是全反射镜,将光全部反射回介质中继续放大;另一块是部分反射、部分透射的反射镜,作为输出镜。两个反射镜的中心位于激光器的光轴上、且镜面与光轴垂直。两反射镜之间的距离就是激光器的腔长,通常用L表示,两反射镜的曲率半径也是决定谐振腔类型和性质的重要参数,通常用R1、R2表示。

光学谐振腔的稳定性条件:

为了得到稳定性条件的更为简明的形式,引入几何参数----g参数,且令

其中:当凹而镜向着腔内时,R取正值;当凸面镜向着腔内时,R取负值。由g参数表示的稳定性条件为:

临界腔

临界腔属于一种极限情况,其稳定性视不同的腔而不同。下面讨论几种具有代表性的临界腔。

1、.对称共焦腔

两个反射镜曲率半径相等且焦点重合的共轴球面腔为对称共焦腔。腔参数具有关系R1=R2=L,腔中心即为两镜面的公共焦点,如图3-18所示,此腔g1=g2=0,g1*g2=0,故对称共焦腔为临界腔。

可以证明,在对称共焦腔内,任意近轴光线可无限多次往返而不横向逸出,而且经两次往返后可形成闭合回路,因此,对称共焦腔是一种稳定腔。

本章后面几节中将讨论的稳定球面腔的模式理论,都可建立在对称共焦腔振荡理论的基础上,因此,对称共焦腔是最重要和最具代表性的一种稳定腔。

2、平行平面腔

由两个平面反射镜组成的共轴谐振腔为平行平面腔。此腔R1=R2=∞,g1=g2=1,g1*g2=1,因此为临界腔。

平行平面腔内与轴线平行的光线能往返无限多次而不逸出腔外,且一次往返即自行闭合,这一点类似稳定腔。但所有沿非轴向传播的光线则在有限次往返后必然会逸出腔外,如图3-19所示,这一点又类似非稳腔。故平行平面腔是介于稳定腔与非稳腔之间的一种介稳腔。

3、共心腔

两个球面反射镜的曲率中心重合的共轴球面腔为共心腔。腔参数具有关系R1+R2=L,g1*g2=1。


 
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