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时间：2021-11-22
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1、2009湖北工大理学院1激光原理2009湖北工大理学院2方形球面镜共焦腔的行波场共焦腔场的解析式：坐标原点选在腔轴线的中心：共焦腔的腔长：镜的焦距知道了腔镜面上的场分布之后，利用菲涅耳—基尔霍夫衍射积分可以求出共焦腔内或腔外任意一点的场分布，在镜面上的场能用厄米—高斯函数描述的条件下：2009湖北工大理学院3方形球面镜共焦腔的行波场2009湖北工大理学院4方形镜共焦腔的行波场1：振幅衰减因子2：行波场横向振幅分布因子3：位相因子，决定了共焦腔的位相分布TEMmn模在腔内或腔外任意点(x,y,z)处的电场强度：传播因子位相弯曲因
2、子附加相移因子2009湖北工大理学院5振幅分布和光斑尺寸在z=0处有最小值共焦场的振幅分布为：对基模：基模光斑尺寸(场振幅衰减到中心最大值的1/e处对应的横向距离)：在共焦镜面上：基模高斯光束的束腰半径：2009湖北工大理学院6振幅分布和光斑尺寸共焦腔基模高斯光束腰斑半径、共焦腔中，基模光斑随着坐标按双曲线规律变化：2009湖北工大理学院7模体积高阶模模体积通常用下式估算：基模模体积通常用下式估算：模体积是指模式在腔内空间扩展的范围。模体积越大，对该模有贡献的激发态粒子数就越多，因而，也就可能获得大的功率输出。由于实际上光频电
3、磁场是存在于无限大的范围之内，但是又由于它的能量的绝大部分分布于中心附近，所以一般定义模体积是指光斑半径以内的那部分体积。对于基模，由于其光斑尺寸随z变化，比较严格的计算应该进行积分运算，但是通常用下式估算：2009湖北工大理学院8模体积一般稳定球面腔的基模模体积可定义为：代入：对于一般稳定球面腔，TEMmn模体积可：21221000212212000141)12(141)12(21ggggggVggggggwLVs-++=-++=p2009湖北工大理学院9等相位面的分布旋转抛物面方程忽略附加相移因子，在近轴情况下，z0点的等
4、相位面方程为：抛物面焦距：可以证明，在近轴情况下，共焦场的在z处的等相位面近似为球面，其曲率半径为：与腔的轴线交于z0点的等相位面方程可以写成：2009湖北工大理学院10等相位面的分布共焦腔的反射镜面是两个等相位面，与场的两个等相位面重合，且曲率半径最小。一般情况下，共焦腔的等相面凹面向着腔的中心的球面腔中点或距腔中点无限远处，等相面为平面当时，当时，当时，当时，当时，2009湖北工大理学院11等相位面的分布共焦腔等相位面的一个重要的性质：若在等相位面处放置一个具有相应曲率的反射镜片，不影响共焦腔的场分布。共焦场等相面的分布2
5、009湖北工大理学院12远场发散角例：某共焦腔氦氖激光器，L=30cm,某共焦腔二氧化碳激光器，L=1m,基模远场发散角：双曲线两根渐近线之间的夹角：一般激
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