激光(jīguāng)原理課件第一頁，共26頁。主要(zhǔyào)內容1、非穩腔的幾何自再現(zàixiàn)波型2、非穩腔的幾何放大率及自再現(zàixiàn)波型的能量損耗第二頁，共26頁。第二章開放式光腔與高斯(ɡāosī)光束§2.14非穩腔的幾何(jǐhé)自再現波型第三頁，共26頁。非穩腔特點(tèdiǎn)負支非穩腔非穩定條件：或正支非穩腔第四頁，共26頁。非穩腔特點(tèdiǎn)穩定腔特點：損耗小，閾值低，易實現激光(jīguāng)振蕩，適用于低增益、小功率激光(jīguāng)器。激光(jīguāng)束模體積小，單模輸出功率不高。損耗(sǔnhào)大（也稱為高損耗(sǔnhào)腔）；模體積大（大致充滿激光工作物質），高功率;衍射損耗不起重要作用，采用幾何光學分析方法;易獲得單橫模（基模）振蕩;主要缺點：光束強度分布不均勻（顯示出衍射環）非穩腔特點：第五頁，共26頁。非穩腔構成及輸出光束(guāngshù)特征1、雙凸腔兩凸面鏡按任意間距組成所有(suǒyǒu)雙凸腔都是非穩腔第六頁，共26頁。非穩腔構成(gòuchéng)及輸出光束特征2、平凸腔一個平面鏡和一個凸面鏡按任意間距組成平凸腔腔長為其二倍的對稱雙凸腔所有平凸腔都是非穩腔第七頁，共26頁。非穩腔構成及輸出光束(guāngshù)特征3.平凹非穩腔一個平面鏡和一個凹面鏡組成若第八頁，共26頁。非穩腔構成及輸出光束(guāngshù)特征4.雙凹非穩腔兩個曲率(qūlǜ)半徑不同的凹面鏡組成第九頁，共26頁。負支望遠鏡型非穩腔（實共焦型非穩腔）第十頁，共26頁。非穩腔構成(gòuchéng)及輸出光束特征5.凹凸非穩腔一個凹面鏡和一個凸面鏡既可以構成穩定腔，也可以構成非穩腔第十一頁，共26頁。非穩腔構成(gòuchéng)及輸出光束特征5.凹凸(āotū)非穩腔正支望遠鏡型非穩腔（虛共焦型非穩腔）第十二頁，共26頁。例：連續輸出(shūchū)高功率CO2激光器的凹凸型非穩腔及其輸出(shūchū)光束輸出光束是超出線度較小的凸面鏡邊緣部分(bùfen)的光。輸出光束的形狀與穩定腔中基模光束相似，但是其中心處有一圓孔（暗斑），呈環形，且強度分布不均勻。第十三頁，共26頁。非穩腔的共軛像點及

幾何(jǐhé)自再現波型非穩腔內存在：唯一一對軸上共軛像點及相應的一對幾何自再現波型共軛像點：P1和P2互為源和像自再現：從這對共軛像點中任何一點發出的球面波在腔內往返一次后其波面形狀保持不變第十四頁，共26頁。1.雙凸腔共軛像點的存在(cúnzài)性和唯一性物像共軛關系：對于鏡M1

對于鏡M2

若該方程組有實根則共軛像點存在證明非穩腔軸上一對(yīduì)共軛像點的存在性和唯一性假設腔軸線上存在一對共軛像點推導其存在條件非穩腔滿足該條件第十五頁，共26頁。非穩定條件：第十六頁，共26頁。像點的穩定性與唯一性：像點：各像點到P1、P2的距離：根號前取正號，則：像點穩定(wěndìng)若根號前取負號(fùhào)，上述數列趨于發散，共軛像點不穩定第十七頁，共26頁。穩定的共軛像點位置：

或：第十八頁，共26頁。低增益、小功率激光(jīguāng)器。激光(jīguāng)束模體積小，第二十四頁，共26頁。光學開腔(kāiqiāng)中存在共軛像點的條件單模輸出功率不高。激光(jīguāng)束模體積小，證明非穩腔軸上一對(yīduì)共軛像點的存在性和唯一性第二十五頁，共26頁。非穩腔幾何自再現波型的概念像點穩定(wěndìng)——非穩腔的共振模主要(zhǔyào)內容易獲得單橫模（基模）振蕩;共軛像點：P1和P2互為源和像腔內存在自再現波型的條件：衍射損耗不起重要作用，采用幾何光學分析方法;（1）雙凸腔：共軛像點均在腔外，為虛像（2）對稱雙凸腔（3）平凸腔第十九頁，共26頁。2.光學開腔(kāiqiāng)中存在共軛像點的條件設任一共軸球面開腔，存在一對軸上共軛像點一次往返：自再現條件：即：腔內存在自再現波型的條件：為實數非穩定條件3.非穩腔幾何自再現波型的概念幾何自再現波型——非穩腔的共振模第二十頁，共26頁。第二章開放式光腔與高斯(ɡāosī)光束§2.15非穩腔的幾何放大率及自再現波型的能量(néngliàng)損耗第二十一頁，共26頁。非穩腔振蕩模的能量損耗(sǔnhào)：由非穩腔對幾何自再波型的固有發散作用造成單程放大率：

往返放大率：

一、非穩腔的幾何(jǐhé)放大率第二十二頁，共26頁。望遠鏡腔：

第二十三頁，共26頁。單程能量損耗：單程能量損耗：二、非穩腔的能量(néngliàng)損耗率第二十四頁