激光器的振荡模式

这一现象称作增 益 系 数 的 空 间 烧 孔 效应。
空间烧孔引起多模振荡
L
I q
q
2
q4
z
n
z
I q'
z
空间烧孔引起多模振荡 由于不同纵模在腔内形成的驻波场的波腹和波节 位置不同，所以q' 模的波腹可能与q模的波节重合而获 得较高的增益，从而形成较弱的振荡。
由于增益轴向空间烧孔效应的存在，不同纵模可 使用工作物质中不同空间位置的反转粒子而同时产生 稳态振荡，这一现象称为纵 模 的 空 间 竞 争。
可能起振的纵模数目为： N ［ os ］1 q
激光器的可以振荡的纵模数
对于均匀加宽激光器：
( H )2
由阈值条件
GH0
(
)

GH0
( 0 )
(
2
0)2
( H
2
)2

l
求得：
os H
GH0 ( 0 )l 1
H rm 1
激光器的可以振荡的纵模数
单纵模频率总是在谱线中心
频率
附近。
0
不同横模间也会发生模竞争，由于Gt不同，较复杂。
空间烧孔引起多模振荡
当激发较强时，均匀加宽稳态激光器往往出现
多纵模振荡。
当频率为
的纵模在腔内形成稳定振荡时，腔内
q
形成一个驻波场。虽然 q模的平均增益系数等于Gth ,但
轴向各点的反转粒子数密度n和增益系数G( q )不同。
空间烧孔引起多模振荡
空间烧孔效应的消除： 1）含光隔离器的环形行波腔，其光强沿轴均匀分布； 2)高气压气体激光器，激活离子的空间转移迅速，
无法形成空间烧孔。 横向空间烧孔：
由于在横截面上光场分布不均匀性和节线位置的 差别，存在横向空间烧孔。
非均匀加宽的多纵模振荡
1. 在非均匀加宽激光器中，一般都是多纵模振荡。 2. 非均匀加宽激光器中的模竞争:
1) 当 q 0时, q1和 q－1模形成两个烧孔重合，共
用同一种表观中心频率的激活粒子，存在模竞争。 2）相邻纵模形成的烧孔重叠时，因共用一部分激活
粒子而存在模竞争。
非均匀加宽的多纵模振荡
Gi ( , I1 )
2 0 1 0 1
激光器的振荡模式
激光器的可以振荡的纵模数
一、激光器起振纵模数目的估计
g 0 ( )
q
g
00 t
osห้องสมุดไป่ตู้

00q2
00q 1
00 q
00q 1
00q 2


00q
激光器的可以振荡的纵模数
激光器的出光带宽(振荡频率范围)为 os,
纵模间隔:

＝
q
c 2 L'

l
D
ln rm ln 2
均匀加宽激光器中的模竞争
G
增益曲线均匀饱和引起的自选模作用
G0( )
Gth

q
1


q
0
q1

均匀加宽激光器中的模竞争
当增益曲线下降到3 时 : G( q , Iq ) Gth ,
Iq 达稳态值。
所以，理想的均匀加宽激光器应是单纵模输出，
式中:
rm

GH0 ( 0 )l
GH0 ( 0 )
Gth
— —为最 大 泵 浦 超 阈 度。
激光器的可以振荡的纵模数
对于非均匀加宽激光器:
4
ln
2(

0
)
2
GD0 ( ) GD0 ( 0 )e
D
ln GD0 ( 0 )l
得 : os D

ln 2