激光器对频率的选择

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1、辐射线宽定义：辐射线宽定义：以中心频率以中心频率输出的激光所具输出的激光所具有的频率半宽度有的频率半宽度 。5 激光器对频率的选择激光器对频率的选择1由激活介质决定的辐射线宽由激活介质决定的辐射线宽1）激光输出的辐射线宽）激光输出的辐射线宽2）造成激光谱线增宽的因素）造成激光谱线增宽的因素（1）自然线宽）自然线宽定义：定义：由发射波列的持续时间决定的谱线宽度由发射波列的持续时间决定的谱线宽度能级能级 （亚稳态）上的寿命（亚稳态）上的寿命相当于粒子发射波列的持续时间相当于粒子发射波列的持续时间。由时间相干反比公式可知：由时间相干反比公式可知： 因此，自然线宽：因此，自然线宽： （数量级），（数量

2、级）， 甚至更小。甚至更小。（2）碰撞展宽）碰撞展宽定义：定义：粒子间碰撞引起的辐射谱线加宽粒子间碰撞引起的辐射谱线加宽粒子间的碰撞可加速跃迁，粒子间的碰撞可加速跃迁，从而缩短了能级的寿命从而缩短了能级的寿命粒子碰撞的频率越大，粒子碰撞的频率越大，碰撞展宽也越大。碰撞展宽也越大。激光器的碰撞展宽：激光器的碰撞展宽： （3）多普勒展宽）多普勒展宽定义：定义：由多普勒频移效应引起的谱线展宽由多普勒频移效应引起的谱线展宽粒子的速率分布服从麦克斯韦速率分布，粒子的速率分布服从麦克斯韦速率分布，故多普勒展宽的线型与麦克斯韦分布故多普勒展宽的线型与麦克斯韦分布函数曲线相似。函数曲线相似。，相当于：，相当于

3、： 激光器的多普勒展宽：激光器的多普勒展宽： 单色性较好单色性较好由由 ， 可知可知2谐振腔的选频作用谐振腔的选频作用1）纵模及间隔）纵模及间隔纵模：纵模： 纵模间隔：纵模间隔： 单模线宽：单模线宽： 2）激光器谐振腔的选频作用）激光器谐振腔的选频作用将激活物质产生的宽谱线激光变成将激活物质产生的宽谱线激光变成了许多等间隔的窄谱线的输出激光了许多等间隔的窄谱线的输出激光3）纵模个数）纵模个数愈小，愈小， 愈大，纵模个数愈少。愈大，纵模个数愈少。 例题：若例题：若 或或求纵模个数？求纵模个数？这种激光器称为多纵模（或多频）激光器。这种激光器称为多纵模（或多频）激光器。这种激光器称为单纵模（或单频

4、）激光器。这种激光器称为单纵模（或单频）激光器。若若 解：解： 3激光的横模激光的横模1）定义：）定义：谐振腔内与轴向垂直的谐振腔内与轴向垂直的 横截面内的稳定光场分布横截面内的稳定光场分布激光器输出光束在屏上形成的激光器输出光束在屏上形成的光斑形状直观地显示了横模形式，光斑形状直观地显示了横模形式，2）激光横模的表示法：）激光横模的表示法：TEM是是“横电磁横电磁”的英文字头缩写，的英文字头缩写，为纵模序数，通常略去不写。为纵模序数，通常略去不写。 和和 分别表示在水平（分别表示在水平（ ）和）和竖直（竖直（ ）方向出现的暗区数）方向出现的暗区数下图画出了几种横模图形。下图画出了几种横模图形。或者：或者：表示沿半径方向出现的暗环数，表示沿半径方向出现的暗环数，表示出现的暗直径条数表示出现的暗直径条数3）纵模和横模的物理意义：）纵模和横模的物理意义：谐振腔所允许的激光光场的各种谐振腔所允许的激光光场的各种纵向和横向的稳定分布模式纵向和横向的稳定分布模式最常用的是最低阶模最常用的是最低阶模 ，这时光束具有最好的空间相干性。这时光束具有最好的空间相干性。