激光原理优秀课件
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E输出 S AP 001EP(tE EP Pt1)
输出能量随泵浦能量线性增加；它是由超过 阈值那部分能量转换而来。
第五章 激光振荡特性
§5.4 驰豫振荡
驰豫振荡
弛豫振荡现象： 固体（或半导体）激光器发出的一个脉冲，不是 一个平滑的连续波，而是一个衰减尖峰序列。
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
（2） q 0 时：
I0 II2I
稳定工作时，
gi ( q , Iq )
gm 1 源自文库I0
l
gt
Is
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
（2） q 0 时：
I0
Is[(
gml
)2
1]
PATI1 2ATIs[(gml)21]
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（2） q 0
激光器的输出功率：
PA T I1 2A T I01 2A T Is(gm l1 )
A ——激光束的有效截面面积
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
a 若除输出损耗以外的其它往返损耗率为 ，
则总平均单程损耗：
)2
1 I Is
gi ( q ,
I q
)
l
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
I
Is
gml
e4ln2(qD02)2
2
1
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
（1） q
0 时，输出功率为：
PATIATIs gmle4ln2( qD02)221
g(q,
Iq
)
l
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（1） q 0
Iq [(2H)2gH 0(( 0)Hl)2(q0)21]Is
2
PAT I 1 2AT qI
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（2） q 0
I0
[gml
1]Is
gm gH 0 (0) ——中心频率处小信号增益系数
激光原理优秀课件
主要内容
1、输出功率与能量 2、驰豫振荡
第五章 激光振荡特性
§5.3 输出功率与能量
连续或长脉冲激 光器的输出功率
近似计算： PATI 正方向传播的光束光强
激光束有效横截面积 部分反射镜的透过率
小信号增益系数 g 0 ( ) 阈值增益系数 g t
g
腔内光强增大：
I(z)
g0
增益系数 g ( q , I q ) I下m 降（增益饱和作用）
Ta
2
输出功率可写为：
P12ATIs(a2gmTl 1)
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
P12ATIs(a2gmTl 1)
提高输出功率的方法：
（1）加大外界泵浦激励作用，从而增大 g m ；
（2）减小谐振腔的损耗率a ；
（3）加大激光工作物质的长度 l 及横截面积。
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器 输出镜的最佳透射率：
d dT P 0 Tm 2gmlaa 最大输出功率： Pm12AIs( 2gml a)2
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
gi ( q , I q )
gm
e
4
ln
2
(
q
0 D2
0
g(q,
Iq
)
gt
z
I
0
0l
稳定工作状态
图1.4.1
z
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
T 1且增益系数不太大时： I I
腔内平均光强： Iq II2I
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（1） q 0
(H)2 g(q,Iq)gH 0(0)(q0)2(2 2H)2(1IIsq )
P ~ q 曲线：
兰姆凹陷形 成的原因：
连续或长脉冲激 光器的输出功率
3.多纵模激光器 （1）非均匀加宽激光器：
总输出功率＝各纵模输出功率之和
（2）均匀加宽激光器： 简化假设
多模速率方程
输出功率与单模输出 功率表达式相同
短脉冲激光器的输出能量
E 腔 内 S A h0 (E h P P 1 n 2 tV ) S AP 01 (E P E P )t
输出能量随泵浦能量线性增加；它是由超过 阈值那部分能量转换而来。
第五章 激光振荡特性
§5.4 驰豫振荡
驰豫振荡
弛豫振荡现象： 固体（或半导体）激光器发出的一个脉冲，不是 一个平滑的连续波，而是一个衰减尖峰序列。
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
（2） q 0 时：
I0 II2I
稳定工作时，
gi ( q , Iq )
gm 1 源自文库I0
l
gt
Is
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
（2） q 0 时：
I0
Is[(
gml
)2
1]
PATI1 2ATIs[(gml)21]
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（2） q 0
激光器的输出功率：
PA T I1 2A T I01 2A T Is(gm l1 )
A ——激光束的有效截面面积
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
a 若除输出损耗以外的其它往返损耗率为 ，
则总平均单程损耗：
)2
1 I Is
gi ( q ,
I q
)
l
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
I
Is
gml
e4ln2(qD02)2
2
1
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
（1） q
0 时，输出功率为：
PATIATIs gmle4ln2( qD02)221
g(q,
Iq
)
l
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（1） q 0
Iq [(2H)2gH 0(( 0)Hl)2(q0)21]Is
2
PAT I 1 2AT qI
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（2） q 0
I0
[gml
1]Is
gm gH 0 (0) ——中心频率处小信号增益系数
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主要内容
1、输出功率与能量 2、驰豫振荡
第五章 激光振荡特性
§5.3 输出功率与能量
连续或长脉冲激 光器的输出功率
近似计算： PATI 正方向传播的光束光强
激光束有效横截面积 部分反射镜的透过率
小信号增益系数 g 0 ( ) 阈值增益系数 g t
g
腔内光强增大：
I(z)
g0
增益系数 g ( q , I q ) I下m 降（增益饱和作用）
Ta
2
输出功率可写为：
P12ATIs(a2gmTl 1)
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
P12ATIs(a2gmTl 1)
提高输出功率的方法：
（1）加大外界泵浦激励作用，从而增大 g m ；
（2）减小谐振腔的损耗率a ；
（3）加大激光工作物质的长度 l 及横截面积。
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器 输出镜的最佳透射率：
d dT P 0 Tm 2gmlaa 最大输出功率： Pm12AIs( 2gml a)2
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
连续或长脉冲激 光器的输出功率
2.非均匀加宽单模激光器
gi ( q , I q )
gm
e
4
ln
2
(
q
0 D2
0
g(q,
Iq
)
gt
z
I
0
0l
稳定工作状态
图1.4.1
z
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
T 1且增益系数不太大时： I I
腔内平均光强： Iq II2I
连续或长脉冲激 光器的输出功率
1.均匀加宽单模激光器
（1） q 0
(H)2 g(q,Iq)gH 0(0)(q0)2(2 2H)2(1IIsq )
P ~ q 曲线：
兰姆凹陷形 成的原因：
连续或长脉冲激 光器的输出功率
3.多纵模激光器 （1）非均匀加宽激光器：
总输出功率＝各纵模输出功率之和
（2）均匀加宽激光器： 简化假设
多模速率方程
输出功率与单模输出 功率表达式相同
短脉冲激光器的输出能量
E 腔 内 S A h0 (E h P P 1 n 2 tV ) S AP 01 (E P E P )t