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今天為大家?guī)?lái)的理論知識(shí)是關(guān)于激光器的輸出功率和輸出能量，請(qǐng)各位光學(xué)人看看！

連續(xù)工作均勻加寬單模激光器的輸出功率

連續(xù)工作激光器最終會(huì)形成穩(wěn)態(tài),在穩(wěn)態(tài)條件下, 模式的增益系數(shù)等于閾值增益系數(shù)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),考慮形成單模振蕩的頻率等于中心頻率(νq = ν0 ) 的情況,則有

( 3 .5 .8)

所以,腔內(nèi)光強(qiáng)

( 3 .5 .9)

其中腔內(nèi)光強(qiáng)等于相反方向傳播光強(qiáng)之和 ( Iν0= I + + I - )。一般激光器的輸出鏡透射率 T 很小, 因此 I + ≈ I - 。所以從輸出鏡輸出到腔外的光強(qiáng)為

(3 .5 .10)

T n 1 時(shí), δ≈ ( T + a)/ 2, 其中 a 為除耦合損耗外其他損耗的往返一周指數(shù)凈損耗因子, 且an 1。因此

(3 .5 .11)

輸出激光功率

(3 .5 .12)

其中 S eff為光束有效截面面積。上式表明, 輸出激光功率與 T 有關(guān)。

可以證明存在一個(gè)最佳透射率

(3 .5 .13)

T = T m 時(shí), 輸出激光功率最強(qiáng),其為

(3 .5 .14)

圖 3 -16 給出了 Tm 依賴于 2 Gm l 的計(jì)算曲線, 圖 3 -17 給出了輸出功率依賴于透射率的計(jì)算曲線。

連續(xù)工作多普勒加寬單模激光器的輸出功率

與均勻加寬激光器不同,對(duì)于多普勒加寬, 由于 + 和 - 在增益曲線不同的位置燒孔, +的增益系數(shù)為

(3 .5 .15)

穩(wěn)態(tài)時(shí)得到

輸出激光功率

(3 .5 .16)

但是當(dāng) νq =ν0 時(shí), + 和 - 在增益曲線燒孔重疊,增益系數(shù)為

(3 .5 .17)

輸出激光功率為

(3 .5 .18)

比較式(3 .5 .16) 和(3 .5 .18) ,當(dāng) νq = ν0 時(shí), 激光輸出功率比 νq≠ν0 (但 νq 偏離中心頻率不遠(yuǎn))時(shí)低。

若激光器的氣壓增加,從而使碰撞加寬增加。當(dāng)氣壓增加使碰撞加寬大于多普勒加寬時(shí),加寬性質(zhì)發(fā)生變化,蘭姆凹陷會(huì)逐漸消失。

脈沖激光器的輸出能量

對(duì)于脈沖泵浦, 泵源注入的能量密度為 Ep , 激光上能級(jí)原子密度為 Epη1/ hνp , 只有超出閾值部分能產(chǎn)生腔內(nèi)光子。腔內(nèi)光子密度為

(3 .5 .19)

腔內(nèi)光子一部分輸出到腔外, 另一部分由于其他損耗被耗散。輸出到腔外的比例為 η0 =T/ ( a + T )。因此輸出激光能量密度為

(3 .5 .20)