激光器的模式选择和调制技术.ppt

激光器的模式选择和调制技术.ppt

ID:58413269

大小:8.22 MB

页数:92页

时间:2020-09-07

激光器的模式选择和调制技术.ppt_第1页
激光器的模式选择和调制技术.ppt_第2页
激光器的模式选择和调制技术.ppt_第3页
激光器的模式选择和调制技术.ppt_第4页
激光器的模式选择和调制技术.ppt_第5页
资源描述:

《激光器的模式选择和调制技术.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库

1、第六章、激光器的模式选择和调制技术激光模式选择极其意义横模选择技术纵模选择技术激光模式测量技术激光调制的基本概念激光调制技术1、激光模式选择极其意义激光的优点在于功率高、方向性好、单色性和相干性好,一个理想的激光器输出光应按需要控制输出模式,很多情况下我们希望只输出单一的横模和纵模。因此产生了以控制输出光束发散角和光强分布为主要目的的横模选择技术,以及以获得窄线宽为主要目的纵模选择技术。横模选择极其意义激光器的横模决定了输出光束的光强分布和发散角从工业的钻孔、焊接到光通信,从激光医疗到激光测距,横模输出的选择都非常重要TEM0

2、0模TEM10模TEM20模TEM11模TEM02模TEM01模TEM12模TEM00模TEM01模TEM10模TEM11模激光横模偏振结构图纵模选择极其意义在激光器纵模频率间隔小于增益曲线宽度的情况下,如果不加任何控制,激光器一般将产生多纵模输出激光的很多应用中需要单色性很好的窄线宽光源,纵模选择在这时就是必不可少的技术增益损耗实际振荡的纵模半导体激光器的纵模2、横模选择技术激光振荡的建立条件是增益G大于损耗G=i+m+d其中i为激光在腔内传输由于散射、吸收产生的损耗,m为反射镜产生的损耗;d为谐振腔中由

3、衍射产生的损耗。选择横模的两个原则必须尽量增大高阶模与基模的衍射损耗比必须尽量减少腔内其他损耗i和镜面损耗m,从而相对增大衍射损耗d在总损耗中的比例激光器的横模花样方形镜和圆形镜的激光横模花样圆形镜腔的三个低阶模式的强度分布图1、横模选择原理初始光强为I0的某个横模,在谐振腔内经过一次往返后其光强变为:阈值条件为:由此得出:若实现单横模运转,应使以下2式同时成立。球面镜谐振腔的两个重要参数g参数其中L为腔长,R为球面镜曲率半径。菲涅尔数其中a为腔内有效孔径的半径,L为腔长。衍射损耗是谐振腔参数g和菲涅尔数N的函数腔参数

4、g和菲涅尔数N与衍射损耗的关系设计腔参数g、N选择横模在增益较小的激光器件中,可以通过适当的腔参数设计选择基横模N一定时g参数绝对值越小,各模式的d也越小,比值10/00增大。因此,考虑各模式的d,以及10/00,同时考虑模体积,适当选择g和N就可以选出基模。如He-Ne激光器。圆形镜对称稳定腔两个低阶模的衍射损耗比圆形镜平凹稳定腔两个低阶模的衍射损耗比2、光阑法选横模在激光谐振腔内插入小孔光阑相当于减小腔镜尺寸,即减小了谐振腔的菲涅耳数N。菲涅耳数越小,衍射损耗就越大。适当控制光阑尺寸,使腔内只有基模能够振荡。小

5、孔光阑方法最简单易行,且有效。但同时须考虑模体积问题。小孔光栏腔镜1腔镜2r为小孔光栏半径,a为反射镜半径小孔光栏选横模腔型举例3、介稳腔和非稳腔选模介稳腔和非稳腔由于模式衍射损耗增加,高阶模起振比较困难,所以只要适当控制腔参数就可以实现基模输出。非稳腔还有模体积大,可以充分利用增益介质实现大功率输出的优点。0非稳区非稳区非稳区非稳区g1g211-1-1当谐振腔参数趋近介稳腔时损耗差迅速增加4、特殊腔镜选模1)高斯镜选模腔镜反射率呈高斯分布,使腔镜选择性对基模提供反馈,而对高阶模损耗很大,由此实现基模振荡。此技术可以有效选择模

6、式输出,并实现大模体积运转,提高激光器的单模输出功率。RD2)相位供轭反射镜谐振腔选横模式中是以方向余弦=u=v传输的平行平面波。A(u.v)为复振幅。设腔内为自由空间,腔长为l,傅立叶传输方程为在一个激光谐振腔内设输出镜一端的光场分布为:全反镜一端复振幅可写为如果我们制作一个反射镜,反射系数R可以表示为其中*代表共轭反射波则由下式表示当其通过距离l的自由空间传播回输出镜时有将输出镜系数选择为这样经过一次往返实现了自在现。实际上我们可以设计任意强度分布和形状的光场作为我们希望的振荡模式,制造一对符合要求的相位共轭镜,以

7、达到选模目的。经过共轭镜反射后光强分布的复原过程共轭反射镜的测试光路5)横模的叠加与转换以TEM01模为例讨论模式的叠加与转换右图上部为doughnutmode的波前下面为模式的光强分布花样它是由两个不同偏振和光强分布的TEM01模叠加组成的boththeHermiteGaussianandtheLaguerreGaussian3、纵模选择技术色散腔法粗选波长短腔法选纵模F-P标准具法复合腔法选纵模行波腔选纵模其他纵模选择方式色散腔粗选波长当激光工作物质中有多个能级间可以发生激光跃迁,从而可以产生多波长激光辐射的情况下或者工作

8、物质有相当宽的增益线宽如果在应用中,需要选出对应某一波长附近的一个或一组纵模时利用色散腔选择纵模是最为实用且有效的方法棱镜色散腔光栅色散腔外腔半导体激光器短腔法选纵模谐振腔模间隔=C/2nL如果设计腔长L使模间隔增益曲线宽度g则可以实现单纵模工作例如:He-N

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。