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光學諧振腔的穩定條件是什么?

  在光學諧振腔中,光在兩個反射鏡之間不斷地來回反射,因此通常要求諧振腔保證光在腔內來回反射過程中不會離開諧振腔。滿足這一要求的型腔稱為穩定型腔。討論光在諧振腔中的行為,可以通過光在腔內往返傳輸的矩陣表示來證明:對于腔長為L、鏡面曲率半徑為R1和R2的諧振腔,穩定條件是:

 

 

  0<(1-L/R1)(1-L/R2)<1或(1-L/R1)=(1-L/R2) ⑴

 

  引入型腔幾何參數因子,若令

 

  \n g1=1-L/R1 ⑵

  g2=1-L/R2 ⑶

 

  則諧振腔的穩定條件可表示為: 0

 

  也就是說,當腔體的幾何參數滿足上述條件時,腔體內的近軸光在腔體內來回多次,而不會橫向逸出腔外,我們說諧振腔處于穩定工作狀態。通常稱式⑷通常稱為諧振腔的穩定性判據。由于存在g1g2>0的條件,對于穩定的諧振腔結構,g1和g2具有相同的符號。如果它們有不同的跡象,則腔不穩定。

 

  延伸閱讀:

 

  一.光學諧振腔又稱光腔或激光諧振腔,是激光技術中的關鍵部件之一。它是一種物理結構,旨在讓光波在其中反復來回反射,并通過這種反饋機制實現特定頻率光波的共振和增強。在激光器中,光學諧振腔通常由兩個或多個高反射鏡(至少一個是部分透射的)組成。這些鏡子相互平行放置或按照一定的曲率半徑形成一個封閉的空間,它們連接到激活介質(例如激光晶體、氣體放電管或半導體材料等)。

 

  二.在諧振腔內,光波受到激活介質增益的影響后,在滿足諧振條件時會在腔內不斷地來回傳播并積累能量。當增益超過損耗時,就會發生激光振蕩。光學諧振腔的功能包括:

 

  1.選擇性放大:只對光波的特定模式(橫模和縱模)提供正反饋,使其在腔體內繼續振蕩并被放大。

  2.控制激光特性:決定輸出激光束的質量,如單色性(即頻率穩定性)、方向性和光束形狀(如高斯光束)等。

  3.模式鎖定:保證激光器工作在單一穩定模式,減少多縱模工作引起的光譜展寬。

創建時間:2024-04-02 11:31
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