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1、激光器稳态工作的建立 连续或长脉冲激光器的输出功率(output power) 短脉冲激光器的输出能量(output energy),三 输出功率与能量,（一）激光器稳态工作的建立,如果腔内某一振荡模式的频率为q，开始时，由于, 腔内光强Iq逐渐增加，同时由于饱,和效应，g(q,Iq) 将随Iq的增加而减少，但只要g(q,Iq) 仍比gt大，这一过程就将继续下去，即Iq 继续增加， g(q,Iq) 不断减小，直到,增益和损耗达到平衡， Iq不再,增加。这时，激光器建立了稳定工作状态。,当g0()gt时，dNl/dt0，腔内光强不断增加。无限增加?,当外界激发作用增强时，小信号增益系数g0()增
2、大，此时Iq必须增大到一个更大的值才能使g(q,Iq) 降低到gt并建立起稳定工作状态，因此激光器的输出功率增加。 稳态工作时的大信号增益系数总是等于gt 。 结论：在一定的激发速率下，即当g0()一定时，激光器的输出功率保持恒定；当外界激发增强时，输出功率随之上升，但在一个新的水平上保持恒定。,（二）连续或长脉冲激光器的输出功率,1、均匀加宽单模激光器 ?腔内平均光强Iq 在驻波型激光器中，腔内存在着沿腔轴方向传播的光I+和反方向传播的光I-，二者同时参与饱和作用 如果T1，稳态工作时增益系数也很小，近似认为I+=I-，腔内平均光强Iq=2 I+。 稳态情况下，,求得腔内平均光强为,?输出功
3、率 设激光束的有效截面面积为A，则激光器的输出功率为,1）在T1时， ，a为往返指数净损耗因子，通常a1。上式改写为,2）光泵激光器 Pp及Ppt分别为工作物质吸收的泵浦功率及阈值泵浦功率，S为工作物质横截面面积,s称为斜效率,结论：一旦激光器确定了，斜率效率就确定了；输出功率随泵浦功率线性增加。,上式对于放电激励的气体激光器例外,3）最佳透射率及功率 输出功率和反射镜的透射率T有关。当T增大时，一方面提高了透射光的比例，有利于提高输出功率，同时又使阈值增加，从而导致腔内光强的下降。,在透射率T1时，令dP/dT=0，求出最佳透过率Tm,最佳输出功率,（1）q0 （多普勒非均匀加宽） I+和I
4、-两束光在增益曲线上分别烧两个孔，对每一个孔起饱和作用的分别是I+或I-，而不是二者的和。 振荡模的增益系数为,2、非均匀加宽单模激光器的输出功率,激光器稳态工作时,（2）q=0 I+和I-两束光同时在增益曲线上中心频率处烧一个孔，烧孔深度取决于腔内平均光强I0。,稳定工作时振荡模的增益系数为,求得腔内平均光强为,输出功率,兰姆凹陷： 在单模输出功率P和单模频率q的关系曲线中，在q=0处，曲线有一凹陷，称作兰姆凹陷。 兰姆凹陷形成的机制： 当q=0时，两个烧孔完全重合，此时只有z=0附近的原子对激光有贡献。虽然它对应着最大的小信号增益，但由于对激光作贡献的反转集居数减少了，即烧孔面积减少了，所
5、以输出功率下降到某一极小值，Pq关系曲线在0处出现兰姆凹陷,由于两个烧孔在 时开始重叠，所以兰姆凹陷的宽度大致等于烧孔的宽度，即激光管的气压增高时，碰撞线宽增加，兰姆凹陷变宽、变浅。当气压高到一定程度，谱线加宽以均匀加宽为主时，兰姆凹陷消失。,凹陷的深度和激发参量gml/成正比，当gml/小时兰姆凹陷变浅，当gml/很小时，兰姆凹陷消失。,3、多模激光器的输出功率,在非均匀加宽激光器中，每个模式各自消耗表观中心频率与其频率相应的激活粒子。如果模间隔足够大，各个模式相互独立，分别计算每个纵模的输出功率，总的输出功率是各模输出功率之和。在均匀加宽激光器中，由于各模式相互影响，必须由多模速率方程求出输出功率。在矩形线型函数及各模损耗相同的假设下，得出其输出功率可由式 表示。,（三）短脉冲激光器的输出能量,Ep及Ept分别为工作物质吸收的泵浦能量及阈值泵浦能量，s称为斜率效率,腔内光能部分变为无用损耗，部分经输出反射镜输出到腔外。设谐振腔由一面全反射镜和一面透射率为T的输出反射镜组成，则输出能量为,小结：,均匀加宽单模激光器输出功率：,T1,输出最佳透过率,光泵情况：,非均匀加宽单模激光器输出功率：兰姆凹陷,短脉冲激光器的输出能量：,end,
