文档介绍：激光的基本原理及特性
第二部分
激光模式
特性的改善
七、激光模式特性的改善
选模意义:
基横模,单纵模-空间相干性,时间相干性好
1. 横模选择
横模选择的物理基础:
不同的横模有不同的衍射损耗
横模选择原则
尽量加大高阶模和基模之间的衍射损耗差
仅使TEM00模满足振荡阈值条件,TEM10受抑制
尽可能减少除衍射损耗外的其它损耗,加大衍射损
耗在总损耗中的比例
横模选择方法
谐振腔设计小孔光阑非稳腔微调谐振腔
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激光模式
特性的改善
小孔光阑选横模
小孔
小孔
非稳腔选横模适用于高增益激光器选横模
微调谐振腔
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激光模式
特性的改善
2. 纵模选择
-在特定跃迁谱线范围内获得单纵模的方法
纵模选择原则:
扩大相邻纵模的增益差或人为引入损耗差
选纵模方法:
短腔缩短腔长,增大纵模间隔
适用于荧光线宽窄的激光器,如氦氖激光器
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特性的改善
L
行波腔 F-P标准具
隔离器
激光工作物质
激光工作物质
F-P标准具的
设计要求
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组合腔
LD
分布反馈半导体激光器
(Distributed Feedback -DFB)
p-TYPE
n-TYPE
GRATING
P-TYPE
n-TYPE
DBR
DBR
Distributed Bragg Reflector- DBR
外腔半导体激光器
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3、稳频技术
(1)、外界因素对频率稳定性的影响
纵模频率: 频率稳定性:
谐振腔几何长度变化:温度、振动
折射率变化:温度,Dn起伏(放电电流、驱动电流等),
气压、湿度
一般单模氦氖激光器频率稳定性:10-4-10-5 (Dn=1010Hz)
采取恒温、防震、隔声、稳压、稳流措施:10-7
(2)、稳频基本原理:-稳定谐振腔光学长度
选择标准参考频率获取误差信号
驱动电子伺服系统自动调节腔长
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激光模式
特性的改善
(3)、稳频方法
*兰姆凹陷*饱和吸收塞曼吸收 F-P标准具
压电陶瓷:改变腔长
直流:
调节单模激光器输出频率
交流信号:
搜索信号, 判断+,-
正向电压外(+)内(-) 压电陶瓷腔长q
反向电压外(-)内(+) 压电陶瓷腔长q
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激光模式
特性的改善
要求兰姆凹陷对称, 窄且深(低气压) 频率复现性差 10-7
n>n0 D点同相反向电压压电陶瓷腔长q拉回n0
n<n0 B点反相正向电压压电陶瓷腔长q拉回n0
n=n0 C点 2f 0 电压压电陶瓷不变 n= n0
稳频系统
光电
接收
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激光模式
特性的改善
饱和吸收稳频-反兰姆凹陷
压电陶瓷
吸收管内充气压:
1~10 Pa 多普勒加宽为主
低压气体吸收峰频率
稳定性好
烧孔宽度
吸收曲线
烧孔效应
b(n1)
吸收饱和>增益饱和
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