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光學諧振腔

1基本概念

光學諧振腔
optical resonant cavity
光波在其中來回反射從而提供光能反饋的空腔。激光器的必要組成部分,通常由兩塊與工作介質軸線垂直的平面或凹球面反射鏡構成。工作介質實現了粒子數反轉后就能產生光放大。諧振腔的作用是選擇頻率一定、方向一致的光作最優先的放大,而把其他頻率和方向的光加以抑制。如圖,凡不沿諧振腔軸線運動的光子均很快逸出腔外,與工作介質不再接觸。沿軸線運動的光子將在腔內繼續前進,並經兩反射鏡的反射不斷往返運行產生振蕩,運行時不斷與受激粒子相遇而產生受激輻射,沿軸線運行的光子將不斷增殖,在腔內形成傳播方向一致、頻率和相位相同的強光束,這就是激光。為把激光引出腔外,可把一面反射鏡做成部分透射的,透射部分成為可利用的激光,反射部分留在腔內繼續增殖光子。光學諧振腔的作用有:①提供反饋能量,②選擇光波的方向和頻率。諧振腔內可能存在的頻率和方向稱為本徵模,按頻率區分的稱縱模,按方向區分的稱橫模。兩反射鏡的曲率半徑和間距(腔長)決定了諧振腔對本徵模的限制情況。不同類型的諧振腔有不同的模式結構和限模特性。

2具體種類

光學諧振腔的種類
按組成諧振腔的兩塊反射鏡的形狀及它們的相對位置,可將光學諧振腔分為:平行平面腔,平凹腔,對稱凹面腔,凸面腔等。平凹腔中如果凹面鏡的焦點正好落在平面鏡上,則稱為半共焦腔;如果凹面鏡的球心落在平面鏡上,便構成半共心腔。對稱凹面腔中兩塊反射球面鏡的曲率半徑相同。如果反射鏡焦點都位於腔的中點,便稱為對稱共焦腔。如果兩球面鏡的球心在腔的中心,稱為共心腔。
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