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第二章 开放式光腔与高斯光束 主要内容
谐振腔的分类
谐振腔的稳定性讨论
稳定腔的模式理论
高斯光束的特性
非稳腔相关的理论
§2.1 谐振腔与模式泵浦源激发态原子基态原子后反射镜(100%反射)激光输出杂散光子受激光子输出镜(部分反射)激光谐振腔构成原理一、谐振腔的构成与分类(a) 闭腔 (典型:半导体激光器)固体激光棒(b) 开腔 (典型:气体激光器)(c) 气体波导腔 (典型:He-Ne波导激光器)(开腔又可分为:稳定腔、非稳腔、临界腔)波导管特殊形状的谐振腔:
折叠腔、环形腔、复合腔、分布式反馈腔等等(a) 折叠腔(b) 环形腔(c) 复合腔(d) 分布式反馈腔处于有限范围的电磁场分立的本征态(离散的矢量) 处于谐振腔内的电磁场(激光场)激光模式光学谐振腔理论即激光模式理论 (模式基本特征及其与腔结构关系)二、腔和模的联系三、光腔分析的两种理论方法 几何光学+干涉仪理论:模式按传输方向和谐振频率来区分 衍射理论: 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, 适用衍射效应明显的场合 粗略但简单明了四、模式表示方法及模式特征参数E1E2B1B2 TEMmnq-Transverse Electromagnetic wave - 横电磁波
m, n - 横模阶次 ; q -纵模阶次 模式主要特征:场分布,谐振频率,往返损耗,发散角 沿光轴方向的场分布 E(z) 纵模场分布垂直于光传播方向(即横向)场分布E(x,y) 横模TEM波:在传播方向上没有电场和磁场分量,称为横电磁波。若激光在谐振腔中的传播方向为z方向,那么激光的电场和磁场将没有z方向的分量!实际的激光模式是准TEM模,即允许Ez、Hz分量的存在,但它们必须
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