1、第第5 5章章 激光振蕩特性激光振蕩特性5.4 5.4 輸出功率與能量輸出功率與能量連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器考察輸出功率考察輸出功率短脈沖激光器短脈沖激光器考察輸出能量考察輸出能量連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器一、腔內光強分布的特點及原由一、腔內光強分布的特點及原由特點：特點：腔內光強分布是不均勻的。腔內光強分布是不均勻的。原由：原由：激活介質的光放大作用、腔內損耗系數的不激活介質的光放大作用、腔內損耗系數的不均勻分布、駐波效應、光場的橫向高斯分布等。均勻分布、駐波效應、光場的橫向高斯分布等。處理方法：處理方法：通過討論穩態情況下的平均光強通過討論穩態情況下的平均光強 來來

2、估算激光器輸出功率。估算激光器輸出功率。小信號增益系數小信號增益系數0( )g 閾值增益系數閾值增益系數tg腔內光強增大：腔內光強增大：增益系數增益系數 下降（下降（增益飽和作用增益飽和作用）(,)qqgi 穩定工作狀態穩定工作狀態(,)qqtgigl 強調強調：穩態工作時，激光器振蕩模式的大信號：穩態工作時，激光器振蕩模式的大信號增益系數始終保持在增益系數始終保持在g gt t 水平，水平， 恒定，輸出恒定，輸出功率恒定。功率恒定。i連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器三、連續或長脈沖激光器的輸出功率三、連續或長脈沖激光器的輸出功率近似計算：近似計算：pati 激光束有效橫截面積激光束有效橫

3、截面積 正方向傳播的光束光強正方向傳播的光束光強 部分反射鏡的透過率部分反射鏡的透過率 連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器6.4.1 均勻加寬單模激光器輸出功率均勻加寬單模激光器輸出功率若除輸出損耗以外的其它往返損耗率為若除輸出損耗以外的其它往返損耗率為a a，則總平均單程損耗：則總平均單程損耗：2ta 輸出功率可寫為：輸出功率可寫為： 1)(2)(210talgatipqhqsplpaagph;,0設設aa激光束的有效橫截面積激光束的有效橫截面積提高輸出功率的方法：提高輸出功率的方法：（2 2）減小諧振腔的損耗率減小諧振腔的損耗率 ；（3 3）加大激光工

4、作物質的長度加大激光工作物質的長度 及橫截面積；及橫截面積；l均勻加寬單模激光器輸出功率均勻加寬單模激光器輸出功率（1 1）加大外界泵浦激勵作用，即增加泵浦功加大外界泵浦激勵作用，即增加泵浦功率從而增大小信號增益系數率從而增大小信號增益系數 g g； 注意：注意： ，一方面，一方面， t似乎有利于輸出功率似乎有利于輸出功率提高，另一方面增大了總損耗因子提高，另一方面增大了總損耗因子，使閾值增加，使閾值增加，又不利于輸出功率的提高。因而存在一個最佳透過率又不利于輸出功率的提高。因而存在一個最佳透過率t tm m，使使輸出功率最大。輸出功率最大。 tp 連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器輸出鏡的

5、最佳透射率：輸出鏡的最佳透射率：最大輸出功率：最大輸出功率：21( 2)2msmpaig la alagtdtdpmm20連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器6.4.2 6.4.2 非均勻加寬單模激光器輸出功率非均勻加寬單模激光器輸出功率連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器2022()4ln21qdmsg lpatiatie 0q （1 1） ，輸出功率為：，輸出功率為：（2 2）0q 21()12msg lpatiati 輸出功率輸出功率qp曲線：曲線：p3p0p2p00 3 2 1 連續或長脈沖激光器連續或長脈沖激光器5.5 5.5 短脈沖激光器的輸出能量短脈沖激光器的輸出能量腔內激光能量

6、：腔內激光能量：輸出能量：輸出能量：atteeeptpp0100腔內);(saa a激光束的有效橫截面積激光束的有效橫截面積; s; s工作物質橫截面積工作物質橫截面積( (二二) ) 弛豫振蕩弛豫振蕩 一般固體（或半導體）脈沖激光器發出的脈沖，一般固體（或半導體）脈沖激光器發出的脈沖，不是一個平滑的光脈沖波形，而是一群寬度只有微秒不是一個平滑的光脈沖波形，而是一群寬度只有微秒量級的短脈沖衰減尖峰序列。量級的短脈沖衰減尖峰序列。t1, 開始產生激光開始產生激光；t1t1 t2, nt2, n增加速率大于增加速率大于減少速率；減少速率；t2 t3, n增加速率小于減增加速率小于減少速率，但光子數在增加少速率，但光子數在增加；t3 t4, n nt, 光子數光子數急劇減少急劇減少；t4 t5, n增加速率大于增加速率大于減少速率，光子數減