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激光谐振腔

2008-5-20   杭州远华激光

 激光谐振腔是激光器的三个主要组成部分之一。在简单情况下,它是在激活物质两端适当地放置两个反射镜组成。  
  
    激光谐振腔的作用 

    激光谐振腔的作用之一是提供正反馈,使激活介质中产生的辐射能多次通过介质,当受激辐射所提供的增益超过损耗时在腔内得到放大、建立并维持自激振荡。 

    谐振腔的光学反馈作用取决于两个因素:一是组成腔的两个反射镜面的反射率,反射率越高,反馈能力越强;二是反射镜的几何形状以及它们之间的组合方式。上述两个因素的变化都会引起光学反馈作用大小的变化,即引起腔内光束损耗的变化。 

    激光谐振腔的另一个重要作用是控制腔内振荡光束的特性。通过调节腔的几何参数,可以直接控制光束的横向分布特性、光斑大小及光束发散角等。研究光学谐振腔的目的,就是通过了解谐振腔的特性,来正确设计和使用激光器的谐振腔,使激光器的输出光束特性达到应用的要求。 
  
    光腔的构成和分类 

    在激活物质的两端恰当地放置两个反射镜片,就构成一个最简单的光学谐振腔。 

    在激光技术发展历史上最早提出的是所谓平行平面腔,它由两块平行平面反射镜组成。这种装置在光学上称为法布里-珀罗干涉仪,简记为F-P腔。随着激光技术的发展,以后又广泛采用由两块具有公共轴线的球面镜构成的谐振腔,称为共轴球面腔;其中一个反射镜为(或两个都为)平面的腔是这类腔的特例。由两个以上的反射镜构成谐振腔的情况也是常见的,折叠腔和环形腔就是这类谐振腔。 

    激光器中常见的谐振腔的形式:
 
    平行平面镜腔 

    双凹镜腔 

    当R1=R2=L时,两凹面镜焦点在腔中心处重合,称为对称共焦球面镜腔;当R1+R2=L表示两凹面镜曲率中心在腔内重合,称为共心腔。 

    平凹镜腔 

    当R=2L时,这种特殊的平凹腔称为半共焦腔 

    特殊腔:双凸腔、平凸腔、凹凸腔等 

    模式的概念  激光谐振腔与模式的一般联系 

    只有具有一定的振荡频率和一定的空间分布的特定光束能够在腔内形成“自再现”振荡。在激光技术的术语中,通常将光学谐振腔内可能存在的这种特定光束称为腔的模式。不同的谐振腔具有不同的模式,因此选择不同的谐振腔就可以获得不同的输出光束形式。 

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