激光技术——激光谐振腔

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激光谐振腔的调整步骤

激光谐振腔的调整步骤如下：1、检查基准光源红色的氦氖激光是整个光路的基准，必须首先确保其准确性。

用一个简易的高度规检查红光是否与光具座导轨顶面平行，并处于光具座两条导轨间的中心线上，如出现偏差，可以通过6个紧固螺钉进行调整。

调整好后注意再检查一遍所有紧固螺钉是否已经完全拧紧。

2、调整输出镜（输出介质膜片）位置调整输出镜前，应将激光晶体拿开，以免因光路中晶体的折射偏差影响调整的准确性。

输出镜的准确位置应该是使红光位于其中心位置并能将红光完全反射回红光的出射孔，否则应通过膜片架的旋钮进行仔细调整。

注意调整完后应将膜片架调节旋钮上的锁紧圈完全锁紧，确保其位置的稳定性，然后再一次检查其反射光的位置是否保持在原位。

3、检查激光晶体的安装位置用透明胶纸分别贴在激光晶体的两端，观察红光光斑是否在激光晶体的正中间位置，如有偏差，应通过调整激光晶体的位置加以修正。

然后观察激光晶体的反射光位置，应与红光的出射孔重合，否则在兼顾红光尽可能保持在晶体中心位置的前提下调整其角度位置，使反射光尽量与出射孔靠拢，至少应保证调整到与出射孔的偏差小于1mm。

4、调整全反镜（全反介质膜片）位置第一步：检查红光是否在全反镜的中间位置，否则应调整全反镜镜架的安装位置使红光在全反镜的中心。

第二步：粗调全反镜镜架旋钮，使红光反射回出射孔。

第三步：开启980nm激光，此时用完全曝光的全黑像纸放在输出镜前，可以观察到有激光输出，反复调全反镜架的两个旋钮，进一步反复仔细地微调旋钮，尽可能使打到像纸上的光斑最圆且最强部分集中在光斑中心。

第四步：检查激光是否与红光重合，将像纸固定在激光输出镜的前端并尽量远离输出镜的位置，发出一个激光脉冲，观察像纸上的光斑中心是否与红光中心重合，如不重合，可以微调输出镜和全反镜，使光斑与红光重合，然后再将像纸固定在离激光器输出镜800~1000mm的地方，再次检查光斑是否与红光重合。

如能较好地重合，激光器即调整到了最佳状态。

He-Ne激光器与激光谐振腔

He-Ne激光器与激光谐振腔一．实验目的通过实验，掌握激光调谐的原理和技巧，验证谐振腔理论和有关增益的概念，全面、深入的了解激光器的结构、特性、工作条件和相关理论。

二．实验仪器1.光学实验导轨：1000毫米一根2.准直光源：二维可调半导体激光器，650纳米3.5mW 一个3.小孔光栏屏一个4.激光管调整架：由两个二维调整架组成，可完成4个自由度的调整。

一个5.半内腔氦氖激光管：波长633nm，最大输出功率≥2mW（硬封长寿命管）一个6.激光电源：稳流，电流可调，范围4.5-8毫安一个7.二维反射镜架：精密细牙调整螺钉（含硬膜半反射镜）。

一付8.二维可调扩束镜一付9.激光功率指示计：3位半数子表头，测量范围：200微瓦、2、20、200毫瓦、可调档，含半导体激光电源。

一套10.显示屏：80毫米×100毫米一块三．实验原理1、半导体发光原理a.我们知道，白炽灯是把被加热钨原子的一部分热激励能转变成光能，发出宽度为1 000 nm 以上的白色连续光谱。

b.发光二极管（LED）却是通过电子在能带之间的跃迁，发出频谱宽度在几百 nm 以下的光。

c.在构成半导体晶体的原子内部，存在着不同的能带。

如果占据高能带（导带）的电子跃迁到低能带（价带）上，就将其间的能量差（禁带能量）以光的形式放出。

这时发出的光，其波长基本上由能带差所决定。

光的自发辐射、受激发射和吸收补充知识与举例：1)自发辐射---LED工作原理a.如果把电流注入到半导体中的P-N结上，则原子中占据低能带的电子被激励到高能带后；射b.当电子从高能带跃迁到低能带时，将自发辐射出一个光子，其能量为 hv。

c.电子从高能带跃迁到低能带把电能转变成光能的器件叫 LED。

e.当电子返回低能级时，它们各自独立地分别发射一个一个的光子。

因此，这些光波可以有不同的相位和不同的偏振方向，它们可以向各自方向传播。

f.同时，高能带上的电子可能处于不同的能级，它们自发辐射到低能带的不同能级上，因而使发射光子的能量有一定的差别，使这些光波的波长并不完全一样。

第三章激光原理光学谐振腔理论(ABCD矩阵)

g1 g 2
0 g1g2 1
L
L
g1,2
1 2 f1,2
1
R1,2
rs为实数 rs Ce js C*e js
or
rs rmax sins
r0 rmax sin
r1 Ar0 B0 rmax sin
2、每一个模在腔内往返一次经受的相对功率损耗； 3、每一个模的激光束发散角。
腔的参数唯一确定模的基本特征。
开腔傍轴传播模式的纵模特征
傍轴光线 (paraxial ray) ：光传播方向与腔轴线夹角非常小，此时可认为sin tan

开腔傍轴传播模式的纵模频率间隔(F-P腔，平面波)
单位时间内损耗的能量（P）
Q的普遍定义
E NhV P hV dN
dt
t
N N0e R
Q R
2
nL
c
前面定义 Q 1 2
R 1 2 1 不确定关系
Q

R

1

谐振腔的损耗越小，Q值越高
第二节共轴球面腔的稳定性条件
一、几何光学中的光线传输矩阵（ABCD矩阵）
纵模间隔
q

q1

q

q
1 c
2L
q
c 2L

c 2L
•纵模间隔与序数q无关，在频率尺度上等距排列；
•纵模间隔大小与腔长成反比。
三、光腔的损耗
1、损耗的种类及举例
a.几何偏折损耗； b.衍射损耗；
选择损耗
（有选模作用）
c.腔镜反射不完全引入损耗；

激光谐振腔的作用

激光谐振腔的作用
激光谐振腔是一种先进的光学元件，它的作用是将激光光束通过反射镜反复叠加，使光束放大并产生一种振荡效应。

激光谐振腔具有一定的宽度和长度，而其核心就是将多次反射制成一种振荡状态。

一般情况下，激光谐振腔里内置一个反射镜，其中一端反射镜是完全反射镜，另一端是半透明镜，中间有一个有限宽度的空腔，有一个自由空气孔。

激光谐振腔的作用主要有以下几点：
1、放大激光能量：激光谐振腔可以把输入的微弱的激光能量，在空腔的反复叠加作用下，使其持续地反复反射，然后输出一团强大的激光能量源。

整个激光谐振腔的设计原理就是将小的能量值叠加起来，从而得到一定的输出能量。

2、调整激光束的形状：由于激光谐振腔中有反射镜，可以把输入的激光能量调节成一定的形状，例如定圆度，定椭圆等。

3、调整激光束的方向：由于激光谐振腔有反射镜，可以把输入的激光能量进行定向，使其达到一定的方向。

4、以低的激光能量产生广泛的应用：激光谐振腔可以以极低的激光能量输入，通过叠加，然后输出一团强大的激光能量源，可以用于激光焊接、激光机床等领域。

激光谐振腔是一种重要的光学元件，它的应用非常广泛。

它不仅用于研究和实验室应用，也可以用于医疗、检测等领域。

随着科技的发展，激光谐振腔在各个领域的应用也会变得越来越广泛。

总之，激光谐振腔是一种先进的光学元件，它可以把输入的激光能量调节成一定的形状，可以以极低的激光能量输入，然后输出一团强大的激光能量源，具有实际应用价值。

现代激光应用技术知识第三章激光谐振腔与模式

03 光束质量分析仪
04
功率计
频谱分析仪
05
用于产生激光，常用的有固体激光器、气体激光器和半导体激光器等。用于反射激光，形成谐振腔，通常使用高反射率的反射镜。
用于测量激光的光束质量，包括光束直径、发散角等参数。
用于测量激光的功率。
用于测量激光的频率和线宽。
实验步骤与方法
1. 准备实验设备与器材，搭建实验装置。
03
激光谐振腔的设计与优化
谐振腔的设计原则与步骤
高效输出
谐振腔应能将尽可能多的光束限制在激光介质中，以提高光束输出效率。
单模输出
为了获得高相干性和高光束质量，谐振腔应能实现单模工作。
谐振腔的设计原则与步骤
• 稳定性：谐振腔应具有足够的稳定性，以抵抗外部扰动和内部热效应。
谐振腔的设计原则与步骤
反射镜间距
合适的反射镜间距可以控制谐振腔的长度，进而影响输出波长和模式质量。
反射镜曲率
通过调整反射镜的曲率，可以改变光束在谐振腔内的反射路径，进而影响输出光束的形状和大小。
光束截面形状
优化光束截面形状可以提高光束质量和减少热效应，例如使用圆形或矩形截面。
谐振腔的稳定性分析
热效应
激光工作过程中产生的热量会导致光束漂移和折射率变化，进而影响谐振腔的稳定性。
结论
根据实验结果，可以得出激光谐振腔的性能参数和应用范围，为后续的激光应用提供参考和依据。
05
激光谐振腔的应用与发展趋势
激光谐振腔的应用领域
通信与光通信
激光谐振腔在光纤通信中作为信号源，实现高速、大容量、长距离的通信。
工业制造
激光谐振腔用于激光切割、焊接、打标等工业制造领域，提高加工精度和效率。

激光谐振腔的matlab实现

激光谐振腔的matlab实现
1 激光谐振腔基础理论
激光谐振腔是激光器的重要组成部分，其中光就像在两个镜子之间反复跳跃一样，在腔体内不断往返，产生增幅作用，形成强烈的光束输出。

理解和分析激光
谐振腔的物理模型，是设计和优化激光器的关键步骤，对于实现激光器性能的提升有着重要的影响。

2 Matlab在激光谐振腔中的应用
Matlab作为一种高效的数值计算编程语言，在激光谐振腔的研究中也找到了广泛的应用。

在Matlab环境下，我们可以通过建立数学模型来模拟腔体内部的光场
分布、激光输出的特性等，并且可以通过改变模型中的参数，完成对激光谐振腔不同工作状态的模拟实验。

3 Matlab实现激光谐振腔模拟的步骤
首先，我们需要定义与激光腔体相应的一组物理参数，如镜背的曲率、镜面间距离等。

然后，根据物理理论，写出描述腔体光场的基本方程，并转化为差分形式。

最后，利用Matlab的数值计算功能，以这些方程为基础，进行一系列的计算和模拟。

4 算例展示
例如，我们要模拟一个简单的平面-平面腔体。

设镜面间距为d，激活介质厚度为L，初始激光场为单色平面波，初始功率为P0，我们可以先计算激光场在腔内的能量分布，再将该能量分布转化为光电流，最后将光电流转化为光强分布，得到激光输出。

以上是用Matlab实现激光谐振腔模拟的基本步骤，具体的代码和参数需要根
据实际问题实际分析。

总之，凭借Matlab强大的数值计算能力和可视化功能，我
们可以有效地模拟和优化激光谐振腔，进一步提升激光器的性能。

北交大激光原理-第4章-谐振腔部分

——等相位面与共焦腔镜面重合。
——等相位面为平面
(共焦腔基模光束)远场发散角： [弧度]
5．一般稳定球面腔问题
可以借助于其等价共焦腔行波场的解析解的特性表达出来，此处可参考教科书。
6．非稳定谐振腔问题
关于非稳定谐振腔的问题主要包括求出共轭像点和的位置；计算非稳腔的能量损耗率、几何放大率等。
共轭像点和的位置分别为，由球面镜成像公式
而对于环形腔和折叠腔〔非共轴球面腔〕，由于象散，球面镜在子午面和弧矢面的焦距不共点。其中子午面为环形回路所在平面，弧矢面为包含回路一边长，垂直于子午面的平面。对于在由光轴组成的平面内传输的子午光线，。对于在与此垂直的平面内传输的弧矢光线，，为光轴学谐振腔积分方程的特征值，它的实部决定腔损耗，特征值的虚部决定光波的单程相移。将特征值代入中得：。即表示腔内经单程度越后自再现模的振幅衰减。即的实部决定腔损耗，表示每经一次度越的相位滞后，所以的虚部决定的单程相移。
14.如下列图所示三镜环形腔，已知l，试画出其等效透镜序列图，并求球面镜的曲率半径R在什么范围内该腔是稳定腔。图示环形腔为非共轴球面镜腔，在这种情况下，对于在由光轴组成的平面内传输的子午光线，f =Rcos/2，对于在于此垂直的平面内传输的弧矢光线，f =R/(2cos)，为光轴与球面镜法线的夹角。
解得：
几何放大率
镜的单程放大率
镜的单程放大率
非稳腔对几何自再现波型在腔内往返一周的放大率
对望远镜非稳定腔〔实共焦腔和虚共焦腔〕
平均单程能量损耗
往返能量损耗
四、思考题
1.光学谐振腔的作用是什么？
2.光学谐振腔的构成要素有哪些，各自有哪些作用？
3.光学谐振腔有哪些常用研究方法？

激光器中的谐振腔结构

激光器中的谐振腔结构激光器是一种利用受激发射原理产生的一束相干光的设备。

而激光器中的谐振腔结构则是激光器能够实现受激发射的关键组成部分之一。

本文将深入探讨激光器中的谐振腔结构的原理及其影响激光输出的几个重要参数。

首先，我们需要了解什么是谐振腔。

谐振腔是一个封闭的结构，由两个或多个具有反射能力的镜片组成。

其中一个镜片是半透明的，允许一部分光通过，而另一个镜片是完全反射的。

当光进入谐振腔后，在内部来回多次反射，形成多次穿过半透明镜片的光束。

这样，光线可以在谐振腔内不断积累能量，形成高度相干的激光束。

其次，谐振腔的两个镜片对激光器的输出特性影响很大。

首先是输出功率。

谐振腔的长度将直接决定激光器的输出频率，而反射镜片的反射率和传输率将影响激光器的输出功率。

反射率越高，参与谐振的光返还到谐振腔中的能量越多，因此输出功率越高。

而传输率则影响谐振腔中光线通过半透明镜片的速率，进而影响激光器的输出功率稳定性。

其次，谐振腔的长度也会影响激光器的输出频率。

谐振腔的长度决定了在腔内来回穿梭的光束可以形成哪个特定的共振模式。

对于某一频率的激光器，如果谐振腔长度发生微小变化，就会导致激光器的输出频率发生变化。

因此，我们需要在设计激光器时，根据所需的输出频率，来选择合适的谐振腔长度。

另外，谐振腔的形状也对激光器的性能起着关键作用。

传统的激光器谐振腔通常采用圆柱形，这是因为圆柱形能够达到最高的输出功率和频率稳定性。

而近年来，随着技术的进步，一些新型谐振腔结构被提出。

例如，狭缝型谐振腔可以产生非常窄的线宽，用于一些精密测量和光谱学的应用。

除了上述的影响因素，激光器中的谐振腔结构还受到其他一些因素的影响。

其中之一就是温度的变化。

温度的变化会导致谐振腔长度的微小变化，进而影响激光器的输出频率和稳定性。

为了解决这个问题，一些激光器会采用温度稳定性更好的材料来制造谐振腔。

总而言之，激光器中的谐振腔结构是激光器能够实现受激发射的关键组成部分之一。

激光原理十、光学谐振腔的衍射理论

u(P) ik u '(P ') eikr (1＋cosq )ds '
4
r
uq1(x, y)
ik
4
M
'
uq
(
x',
y'
)
eikr
r
(1 cosq )ds'
(3-1) (3-2)
➢考虑对称开腔的情况，按照自再现模的概念，除了一个表示
振幅衰减和相位移动的常数因子以外，uq+1应能够将uq再现出来
每一个模的激光束的发散角
2、稳态场的形成——模的“自再现”
1960年Fox A G和Tingye Li采用计算机进行迭代法数值计算证明，当反射次数足够多时（大约三百多次反射），光束的横向场分布便趋于稳定，不再受衍射的影响。场分布在腔内往返传播一次后能够“再现”出来，反射只改变光的强度大小，而不改变光的强度分布。这种稳态场经一次往返后，唯一的变化是，镜面上各点的场振幅按同样的比例衰减，各点的相位发生同样大小的滞后。当两个镜面完全相同时(对称开腔)，这种稳态场分布应在腔内经单程渡越（传播）后即实现“再现”。这个稳定的横向场分布，就是激光谐振腔的自再现模。
1. 自再现模的概念 2. 自再现模积分方程 3. 积分方程解的物理意义 3.1.3 激光谐振腔的谐振频率和激光纵模 1. 谐振条件、驻波和激光纵模 2. 纵模频率间隔
在开腔中存在怎样的电磁场本征态（即：不随时间变化的稳态场分布）? 如何求场分布?
稳态场分布的形成可看成光在两镜面间往返传播的结果!
方法
一个镜面上的光场
求解衍射积分方程
另一个镜面上的光场
3.1.1 菲涅尔-基尔霍夫衍射公式

1-7 光学谐振腔的基本知识

若腔内各种损耗所引起的腔寿命分别为 τci，则腔的总寿命为： 1 1 （1-7-31） c i ci （三）腔Q值与LC谐振电路相似，光学谐振腔与可以用品质因数Q来描述腔的特性。它的定义为：
E Q 2 P
（1-7-32）
式中：E——储存在腔内的总能量 P——单位时间所损耗的能量 ν——腔内电磁场的振荡频率
c v q 2 L
同样长度的谐振腔，固体激光器的本征纵模频率间隔要小于气体激光器，而同种激光工作物质的激光器，谐振腔越短，本征纵模的频率间隔就越大。
五、菲涅耳数在描述光学谐振腔的工作特性时，经常用到菲涅尔数这个概念，它的定义为：
a2 F L
式中：a——反射镜线度
菲涅耳数的物理意义可以有多种不同的解释，下边我们分别简单说明： 1. 衍射光的腔内的最大往返次数； 2. 从一面镜子的中心看另一面镜子的菲涅耳半波带数；
指当光从一个反射镜向另一个反射镜沿腔轴传播时由于光的衍射作用及反射镜的尺寸使得一部分光能量未被镜面覆盖而逸出腔外所造成的损耗因不同的横模的横向光场的分布不同故衍射损耗也不同基横模的衍射损耗最小模的阶数越高衍射损耗就越大
1-7 光学谐振腔的基本知识
本节将简单介绍有关谐振腔的基础知识，包括谐振腔与激光模式、无源腔损耗、无源腔本征纵模线宽、谐振腔本征纵模的频率间隔以及谐振腔的菲尼尔数等问题。一、谐振腔与激光模式激光模式：激光场的分布以及振荡频率都只能存在一系列分立的本征状态，每一个本征态称为一种激光模式。从光子的角度说，每一种激光模式就是腔内可以区分的一种光子态。激光模式分类：（一）纵模：它是指可能存在于腔内的每一种驻波场，用模序数q描述沿腔轴的激光场的节点数。
（二）腔寿命 τc的物理意义为，光强从初始值I0衰减到I0的1/e所用的时间腔平均单程功率损耗率 c——光速

激光原理2.1谐振腔

Nhomakorabeaq
l3
l2
l1
折叠腔
谐振腔作用：提供光学正反馈，控制光束特征 (模式,功率,光斑)
2.光腔的两种理论方法
• 衍射理论: 不同模式按场分布,损耗, 谐振频率来区分, 给出
不同模式的精细描述, 适用菲涅尔数不大, 衍射效应明显 • 几何光学+干涉仪理论: 忽略反射镜边缘引起的衍射效应,
不同模式按传输方向和谐振频率来区分, 粗略但简单明了
易于安装调整、衍射损耗低、成本低半球型谐振腔主要应用于低功率氦氖激光器
半球型谐振腔
平凹稳定腔平凹稳定腔的特点：
模体积较大且具有价格优势平凹稳定腔一般应用与连续激光器；大多数情况下
R1 > 2L
平凹稳定腔示意图
非稳定腔一连续高功率二氧化碳激光器的非稳定谐振腔
➢光学谐振腔的作用
1.提供光学正反馈作用：使得振荡光束在腔内行进一次时，除了由腔内损耗和通过反射镜输出激光束等因素引起的光束能量减少外，还能保证有足够能量的光束在腔内多次往返经受激活介质的受激辐射放大而维持继续振荡。
n n 2 n 1 R 22 ( 1 R 1 2 B R 2 2 )1 f1 ( 2 ν B )2f1 (ν ) (R 1 R 2 )1
R1 2 22(B R 21 1fR (ν2))112 Bn 201f(ν)
2.2.4 小信号工作时的粒子数密度反转分布
1. 由式 n n 2 n 1R 1 2 2 2 ( B R 2 1 1 fR (ν 2 ) )1 1 2 B n 201 f(ν )
典型的激光器谐振腔模体积
激光模式在腔内所能扩展的空间范围。
模体积大，对该模式的振荡有贡献的激发态粒子数就多就可能获得大的输出功率；

激光器谐振腔的作用

激光器谐振腔的作用
激光器谐振腔是激光器的一个重要组成部分，它的作用是在激光器中产生和放大激光。

谐振腔通常由两个反射镜组成，其中一个是部分透明的输出镜，另一个是全反射镜。

这两个镜子之间的空间被称为谐振腔，激光在这个空间内来回反射，增强和放大，最终形成一束高度聚焦的激光束。

谐振腔的作用可以从几个方面来解释。

首先，它提供了一个稳定的光学腔，使得激光在其中可以来回反射，增强和放大。

其次，谐振腔可以选择性地放大特定波长的光，使得激光器输出的光具有特定的频率和波长。

此外，谐振腔还可以控制激光的空间模式，使得激光束的质量更加均匀和稳定。

除此之外，谐振腔还可以影响激光器的工作效率和输出功率。

通过合理设计谐振腔的长度和曲率，可以最大限度地提高激光器的效率和输出功率。

同时，谐振腔还可以影响激光器的频率稳定性和波长选择性，使得激光器的输出更加稳定和可控。

总的来说，激光器谐振腔在激光器中起着至关重要的作用，它不仅可以提供一个稳定的光学腔，使得激光可以增强和放大，还可
以选择性地放大特定波长的光，控制激光的空间模式，影响激光器的工作效率和输出功率，以及影响激光器的频率稳定性和波长选择性。

因此，谐振腔的设计和优化对于激光器的性能和应用具有重要意义。

激光器中光学谐振腔的作用

激光器中光学谐振腔的作用
激光器中的光学谐振腔是激光器的核心部件之一，它的作用是将激光放大并聚焦到一个点上，从而产生高强度的激光束。

光学谐振腔是由两个反射镜和一个激光介质组成的，其中一个反射镜是半透明的，用于输出激光束。

光学谐振腔的工作原理是利用反射镜的反射作用，将激光束反复反射，形成一个封闭的光学回路。

当激光束在光学谐振腔中反复反射时，它会与激光介质相互作用，从而产生受激辐射，使激光束逐渐增强。

当激光束增强到一定程度时，就会从半透明反射镜中输出，形成一束高强度的激光束。

光学谐振腔的设计对激光器的性能有着重要的影响。

首先，反射镜的反射率和距离会影响激光器的增益和输出功率。

反射率越高，激光器的增益就越大，输出功率也就越高。

反射镜之间的距离也会影响激光器的性能，距离越短，激光器的增益就越大，输出功率也就越高。

光学谐振腔的稳定性也是激光器性能的重要因素。

光学谐振腔的稳定性取决于反射镜的精度和位置，如果反射镜的精度不高或者位置不稳定，就会导致激光器的输出功率不稳定，甚至无法工作。

光学谐振腔是激光器中不可或缺的部件，它的设计和稳定性对激光器的性能有着重要的影响。

随着科技的不断发展，光学谐振腔的设
计和制造技术也在不断提高，为激光器的应用提供了更加广阔的空间。

光纤激光谐振腔的原理

光纤激光谐振腔的原理光纤激光谐振腔是一种利用光纤作为媒介的激光器结构，它在现代光通信和光学仪器中具有重要的应用价值。

光纤激光谐振腔的原理是基于光纤的一系列光学现象和光传输特性，通过合理的结构设计和精确的光学参数调控，实现了激光的放大和频谱的压缩，从而获得高功率和窄线宽的激光输出。

光纤激光器的谐振腔主要由激光介质、反射镜和光纤组成。

光纤作为一种优秀的光学传输介质，能够将光信号准确地导引到目标位置，并且具有良好的光学纯净性和可调控性。

激光介质通常是一种具有较高增益的光纤材料，如掺铥光纤或掺镱光纤，它们能够在受到外部刺激时发生受激辐射，从而产生激光输出。

在光纤激光器中，反射镜起到了至关重要的作用。

它们将光信号引导回光纤中，形成光的反射和干涉，从而增加光的传播距离和光强。

一般而言，光纤激光器的谐振腔由两个反射镜组成，一个是输出镜，另一个是输入镜。

输出镜具有较高的反射率和较低的透射率，用来增强激光信号的反射；输入镜具有较高的透射率，用来输出激光信号。

光纤激光器的工作原理可以通过三个基本过程来解释：吸收、辐射和干涉。

首先，当激光介质受到外界能量激发时，光子会被吸收，激发介质原子或分子跃迁至高能级。

然后，在受到光的反射时，这些高能级的原子或分子会辐射出相干光子，产生同相的激光光束。

最后，这些光子在谐振腔中来回多次反射，形成了相干干涉效应，使激光得以放大。

为了实现高效的光纤激光输出，需要对光纤激光器的参数进行精确控制。

首先，激光介质的材料和浓度应根据不同应用需求进行选择。

其次，光纤的长度和直径决定了光信号的传播损耗和模场分布。

此外，反射镜的选择也要考虑到反射率和相关制备工艺。

最后，温度和泵浦功率等外界因素也会影响光纤激光器的性能。

总之，光纤激光谐振腔是一种基于光纤的激光器结构，利用光纤的光学特性和传输能力，实现了高功率和窄线宽的激光输出。

通过合理选择光纤材料、调控光学参数和精确控制工艺参数，可以实现光纤激光器在光通信和光学仪器等领域的广泛应用。

激光器光学谐振腔的作用

1.激光器光学谐振腔的作用是什么？
答：光学谐振腔有两个作用，一个是提供正反馈，一个是控制腔内振荡光束的特征。

按组成谐振腔的两块反射镜的形状及它们的相对位置，可将光学谐振腔分为：平行平面腔，平凹腔，对称凹面腔，凸面腔等。

平凹腔中如果凹面镜的焦点正好落在平面镜上，则称为半共焦腔；如果凹面镜的球心落在平面镜上，便构成半共心腔。

对称凹面腔中两块反射球面镜的曲率半径相同。

如果反射镜焦点都位于腔的中点，便称为对称共焦腔。

如果两球面镜的球心在腔的中心，称为共心腔。

激光原理第二章光学谐振腔理论

光学谐振腔一方面具有光学正反馈作用,另一方面也存在各种损耗。损耗的大小是评价谐振腔质量的一个重要指标,决定了激光振荡的阈值和激光的输出能量。本节将分析无源开腔的损耗,并讨论表征无源腔质量的品质因数Q值及线宽。
一、损耗及其描述 (1)几何偏折损耗: 光线在腔内往返传播时，可能从腔的侧面偏折出去，我们称这种损耗为几何偏折损耗。其大小首先取决于腔的类型和几何尺寸。
概述
3.波动光学分析方法从波动光学的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分理论出发,可以建立一个描述光学谐振腔模式特性的本征积分方程。利用该方程原则上可以求得任意光腔的模式,从而得到场的振幅、相位分布,谐振频率以及衍射损耗等腔模特性。虽然数学上已严格证明了本征积分方程解的存在性,但只有在腔镜几何尺寸趋于无穷大的情况下,该积分方程的解析求解才是可能的。对于腔镜几何尺寸有限的情况,迄今只对对称共焦腔求出了解析解。多数情况下,需要使用近似方法求数值解。虽然衍射积分方程理论使用了标量场近似,也不涉及电磁波的偏振特性,但与其他理论相比,仍可认为是一种比较普遍和严格的理论。
第一节光学谐振腔的基本知识
本节主要讨论光学谐振腔的构成、分类、作用,以及腔模的概念
光学谐振腔的构成和分类
根据结构、性能和机理等方面的不同,谐振腔有不同的分类方式。
按能否忽略侧面边界,可将其分为

开腔、闭腔气体波导腔
第一节光学谐振腔的基本知识
开腔而言： 1. 根据腔内傍轴光线几何逸出损耗的高低,又可分为稳定腔、非稳腔及临界腔; 2. 按照腔镜的形状和结构,可分为球面腔和非球面腔; 3. 就腔内是否插入透镜之类的光学元件,或者是否考虑腔镜以外的反射表面,可分为简单腔和复合腔; 4. 根据腔中辐射场的特点,可分为驻波腔和行波腔; 5. 从反馈机理的不同,可分为端面反馈腔和分布反馈腔; 6. 根据构成谐振腔反射镜的个数,可分为两镜腔和多镜腔等。

激光谐振腔型的优缺点

激光谐振腔型的优缺点谐振腔是激光器的重要组成部分，随着科技的进步和技术的发展，其种类也越来越多，不同的谐振腔具有不同的优缺点，在激光器的器件设计和实际应用中，应当根据需要选择合适的谐振腔结构。

一、平行平面腔平行平面腔的优点是：光束方向性好，模体积大，容易获得单模模振荡，缺点是：谐振腔调整精度要求高，衍射损耗和几何损耗都比较大，其稳定性介于稳定腔与非稳定腔之间，不适用于小增益器件，在中等以上功率的激光器中仍普遍应用。

二、共焦腔共焦腔与平行平面腔之不同之处在于：1. 镜面上基模场的分布：平行平面腔基模分布在整个镜面上，呈偶对称性分布，镜面中心处振幅最大，向镜边缘振幅逐渐降低；共焦腔基模在镜面上的分布在厄米-高斯近似下，与镜的横向几何尺寸无关，仅由腔长决定；一般共焦腔模集中在镜面中心附近；2. 相位分布平行平面腔的反射镜不是等相面；而共焦腔的反射镜为等相面；3. 单程损耗平行平面腔衍射损耗远高于共焦腔的衍射损耗；4. 单程相移与谐振频率平行平面腔中横模阶次m、n的变化引起的频率改变远远小于纵模阶次q的改变对谐振频率的改变；在共焦腔中， m、n的变化或q的改变对谐振频率的影响具有相同的数量级。

三、圆形镜对称共焦腔圆形镜对称共焦腔的基模在镜面上，其振幅分布是高斯型的，整个镜面上没有节线在镜面中心处（r=0）处，振幅最大。

基模在镜面上的光斑半径(当基模振幅下降到中心值的1/e处与镜面中心的距离)：对于高阶模，在沿辐角方向有节线，数目为p；沿半径方向有节圆，节圆数为l；p、l增加，模的光斑半径增大，并且光斑半径随着l的增大比随着p增大来的更快；高阶模的光斑半径：振幅降低至最外面的极大值的1/e处的点与镜面中心的距离；圆形共焦镜面本身也是等相位面。

四、一般稳定球面镜腔一般球面镜腔：由两个曲率半径不同的球面镜按照任意间距组成的腔一般稳定球面镜腔的模式理论：可以从光腔的衍射积分方程出发严格建立，以共焦腔的模式理论为基础，等价共焦腔的方法。