激光原理@第三章 激光器的输出特性.pdf

激光原理 1 激光原理 第三章 激光器的输出特性 3.1 光学谐振腔的衍射理论 3.2 对称共焦腔内外的光场分布 3.3 高斯光束的传输特性 3.4 稳定球面腔的光束传输特性 3.5 激光器的输出功率 3.6 激光器的线宽极限 2 第三章 激光器的输出特性 §3.1 光学谐振腔的衍射理论 3 第三章 激光器的输出特性 3.1.1 惠更斯-基尔霍夫衍射公式 为了描述波的传播过程 ，惠更斯提出了关于子波的概念 ，认为波面 上每一点可看作次球面子波的波源，下一时刻新的波前形状由次级子波的 包络面所决定。菲涅耳引入干涉的概念，认为空间光场是各子波干涉叠加 的结果。 4 第三章 激光器的输出特性 惠更斯－菲涅耳原理 设波阵面上任一源点 的光场复振幅为 ，则空间任一观察点P的 P u(P) 光场复振幅 u(P) 由下列积分式计算：  ik ik u(P )e u(P)  (1cos)ds 4   （3 －1）   P 式中 为源点 与观察点 之间的距离； 为源点 P P 图3- 1 惠更斯-菲涅耳原理  k 2/  n 处的波面法线 与PP 的夹角； 为光波矢的大 ds 小， 为光波长； 为源点 处的面元。  P 5 第三章 激光器的输出特性 3.1.2 光学谐振腔的自再现模积分方程 1.自再现模概念 “开式”谐振腔的概念 自再现模: 腔内光束经多次来回反射后形成的稳定的横向场分布.这种分 布不再受衍射的影响,往返一次后能再现出来,光强分布不变, 只是光强按同比例减小,相位作相同的滞后. 6 第三章 激光器的输出特性 2. 自再现模积分方程 图(3-2)所示为一个圆形镜的平行平面腔，镜面 M 和 M’ 上分别建立了坐 标轴两两相互平行的坐标 x-y 和 x’-y’ 。利用上式由镜面M’上的光场分 布可以计算出镜 M 上的场分布函数，即任意一个观察点的光场强度。 图3-2 镜面上场分布的计算示意图