激光器中諧振腔和高斯光束
激光器的諧振腔和高斯光束之間存在相互作用。諧振器中的反射鏡或反射表面決定了激光的模式(即高斯光束的形狀和參數(shù))。在激光器設(shè)計和優(yōu)化過程中,為了獲得理想的激光輸出,通常需要仔細調(diào)節(jié)和控制諧振腔和高斯光束。這里簡單介紹一下激光器中的諧振腔和高斯光束,這是兩個密切相關(guān)的概念。
1. 諧振腔:在激光器中,諧振腔是一個重要的組成部分。它由兩個平行的反射鏡或反射面組成,形成一個封閉的腔體。在諧振腔中,電子從一個能級激發(fā)到更高能級,然后跳回到較低能級并釋放光子。這些光子在諧振腔內(nèi)來回反彈,與電子相互作用形成增益。當增益超過吸收、散射等引起的損耗時,就會產(chǎn)生激光。
2. 高斯光束:在激光器中,高斯光束是一種特定的激光模式。它描述了光束的橫向電場分布,是所有激光輸出的基本模式。高斯光束的電場分布在截面上呈現(xiàn)高斯分布,即中部最大,向兩側(cè)逐漸減小。高斯光束的參數(shù)包括光束寬度、瑞利距離和Bowtie形狀等。這些參數(shù)對于激光加工和測量應(yīng)用非常重要。
延伸閱讀:
一.在激光器中,諧振腔主要功能包括:
1.模式選擇:諧振腔允許特定的光場分布模式在其中來回反射,并通過干涉增強這些模式的強度。對于高斯光束,TEM 00模式是最基本、最低階的橫模。它具有最小的光束直徑和最高的空間相干性。當沒有外部干擾時,激光器通常優(yōu)先在諧振腔中形成這種模式 。
2.增益飽和和放大:在激光工作材料內(nèi)部,泵浦源提供的能量使原子或分子達到激發(fā)態(tài),當這些粒子在諧振腔內(nèi)反向分布下通過受激發(fā)射過程釋放能量時,滿足特定的頻率、方向、模式調(diào)節(jié)的光子在來回穿過增益介質(zhì)時被連續(xù)放大。
3.單?;蚨嗄2僮鳎?/strong>設(shè)計合適的腔長和鏡面曲率可以控制腔內(nèi)可以穩(wěn)定存在的模式數(shù)量。理想的單模激光器只支持TEM 00模式穩(wěn)定存在,發(fā)射高斯光束;而多模激光器可以同時支持多個橫模,每個模式都是獨立的高斯光束,但可能有不同的腰帶尺寸和發(fā)散角。
4.提高相干性:通過限制腔內(nèi)激光模式的數(shù)量,可以顯著提高激光的相干性,這對于許多精密應(yīng)用至關(guān)重要。
二.高斯光束是一種理想的光束模型,具有以下特點:
1.光斑中心的強度最高。
2.隨著距光斑中心距離的增加,光強度呈指數(shù)衰減。
3.其傳播特性可以用高斯光束傳輸方程描述,包括束腰位置、束腰寬度、遠場發(fā)散角等參數(shù)。
▍最新資訊
-
【光學(xué)前沿】超薄大口徑衍射透鏡問世:開啟輕量化光學(xué)成像技術(shù)新紀元
突破傳統(tǒng)光學(xué)極限:猶他大學(xué)革新2025年3月10日,猶他大學(xué)宣布成功研發(fā)多層衍射透鏡(MultilayerDiffractiveLens,MDL),這款厚度僅2.4微米、直徑達100毫米的平面透鏡,首次實現(xiàn)了與傳統(tǒng)曲面透鏡相媲美的全光譜消色差成像能力,為天文攝影、空間探測等領(lǐng)域帶來革命性解決方案。
2025-03-13
-
未來光纖材料的發(fā)展趨勢與應(yīng)用前景
未來光纖將從單一傳輸介質(zhì)演變?yōu)榧兄?、計算、?zhí)行于一體的智能終端,其發(fā)展需依托材料創(chuàng)新、學(xué)科交叉及綠色技術(shù)。隨著“計算光纖”和“生物基光纖”的突破,光纖有望在通信、醫(yī)療、航天等領(lǐng)域引發(fā)革命性變革。
2025-03-13
-
光學(xué)玻璃材料的四大核心特性解析
光學(xué)玻璃是光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件,其性能直接影響成像質(zhì)量與設(shè)備穩(wěn)定性。本文系統(tǒng)梳理了光學(xué)玻璃的四大核心特性,涵蓋光學(xué)、機械、熱學(xué)及化學(xué)性能,為材料選型與應(yīng)用提供理論依據(jù)。
2025-03-13
-
揭秘光學(xué)透鏡制造全流程:從材料到成品的精密工藝解析
光學(xué)透鏡作為光學(xué)系統(tǒng)的核心元件,其制造過程涉及精密機械加工、材料科學(xué)與光學(xué)檢測的深度融合。本文以行業(yè)標準工藝為基礎(chǔ),詳細解析光學(xué)透鏡從毛坯到成品的完整制造流程,揭示其背后的技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢。
2025-03-12