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1、1. 腔内最小的光强I+(0)2. 腔内最大光强I-(2L)=r2I+(0)exp2L(G-a内)3. 输出光强：Iout=t t1I-(2L)=t t1r2I+(0)exp2L(G-a内)镜面损耗：Ih=aa1I-(2L)=aa1r2I+(0)exp2L(G-a内)剩余部分：I+(0)=aa1I-(2L)=aa1r2I+(0)exp2L(G-a内)图（1）腔内光强3.5.1 均匀增宽型介质激光器的输出功率5. 对于腔内任何一处z都有两束传播方向相反的行波I+(z)和I-(2L-z)引起粒子数反转分布值发生饱和，增益系数也随之发生饱和。如果近似用平均光强2I= I+(z)+ I-(2L-z)，
2、用作为腔内的平均增益系数，则腔内的平均行波光强为：图（4.1.1）腔内光强1. 理想的情况 ，将全反射镜M2上的镜面损耗都折合到M1上，这样对M2有：二、激光器的输出功率二、激光器的输出功率对M1有：激光器的总损耗为：如果 很小，将 用级数展开取一级近似，可得：则激光器内行波的平均光强I可以化为：激光器输出光强也可以表示为：若激光器的平均截面为A，则其输出功率为：三、输出功率与诸参量之间的关系讨论三、输出功率与诸参量之间的关系讨论1. P与Is的关系: 两者成正比2. P与A的关系: A越大，P越大；而高阶横模的光束截面要比基横的大3. P与t1的关系: 实际中总是希望输出功率大镜面损耗小，即
3、希望：这要求t1大，a1小，使t1a1，但 1）t1过大又使增益系数的阈值G阈升高，而如果介质的双程增益系数2LG0不够大将会导致腔内光强减小，使输出功率降低。严重时使腔内不能形成激光。 2）t1过小，虽然使G阈降低光强增强，但镜面损耗a1I-(2L)也将增大。解此方程得： 为了使激光器有最大的输出功率，必须使部分反射镜的透射率取最佳值：此时，激光器得输出功率为： 一、稳定出光时激光器内诸参数的表达式一、稳定出光时激光器内诸参数的表达式1. 腔内最大光强2.输出光强：3.镜面损耗：4. 最小光强：光波在腔内传播情况如图所示：3.5.2 非均匀增宽型介质激光器的输出功率即频率为 的光波， 和 两
4、束光在增益系数的曲线上 的两侧对称的“烧”了两个孔。如图所示。这就是非均匀增宽型介质对非中心频率光波的增益系数的表达式；5. 非均匀增宽型介质的增益系数随频率 而变1）光波的频率 不在非均匀增宽介质的中心频率处，光波在腔内传播时将有两部分粒子 和 粒子对它的放大作出贡献。腔内不同地点的光强不同，取I作为平均光强，当增益不太大时I=I+=I-，则介质对 光波的平均增益系数为：2）光波的频率为线型函数的中心频率 ，它只能使介质中速度为 的这部分粒子数密度反转分布值饱和。此时腔内的光强为I+I-，故介质对 的增益系数为：若用平均光强2I来代替 ，则光波在腔中的平均增益系数可表示为：若腔内各频率的光强
5、都等于Is，则 以及 附近的 光波所获得的增益系数分别为：若增益系数的阈值都相等，则 和 附近频率为 光波的平均光强分别为下值，且前者比后者要弱：二、激光器的输出功率二、激光器的输出功率（一）（一） 单频激光器的输出功率单频激光器的输出功率 此时腔内的平均光强为：2.若腔内单纵模的频率为 ，激光器的腔内平均光强为：激光器的输出光强为：若 光束的截面为A，则激光器的输出功率为：1.若腔内只允许一个谐振频率，且 ，激光器在理想的情况下，仍有：激光器输出光强为： 若 光束的截面为A，激光器的输出功率为：上图为 输出功率曲线，其在中心频率处出现一个凹陷，称为“兰姆凹陷”虽然介质在中心频率处的小讯号增益
6、系数比其他任何频率的小讯号增益系数大，但是由于在中心频率处输出功率的表达式中出现系数1/2，所以激光器对0光波的输出功率要比它对0附近各频率光波的输出功率还要低。如果我们使单纵模输出的激光器的谐振频率由小到大变化，则 如图所示 兰姆凹陷的中心频率为 ，宽度大致为均匀增宽的线宽 ，当激光管内气体压力加大时，碰撞增宽使 增大，这将使兰姆凹陷变宽、变浅，甚至会使之消失。图(4.2.4)画的是不同气压下输出功率随频率变化的曲线，图中P3P2P1（二）（二） 多频激光器的输出功率多频激光器的输出功率 输出功率为：1.若腔内只允许多个谐振频率，如果相邻两个纵模的频率间隔大于烧孔的宽度，并且各频率的烧孔都是彼此独立的，则每个纵模的诸参数与其它纵模不存在时一样，有平均光强为：多频激光器的输出功率为： 纵模 在腔内的平均光强为：2.若腔内多纵模的频率 对称的分布在 的两侧，也即有一个纵模频率 ，必有另一个纵模频率 ，则在理想情况下有纵模 的增益系数为：纵模 的输出功率为：该多模激光器的输出功率为：
