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1、諧振腔的初始光了來自増益介質(zhì)中滿足頻率條件的口發(fā)輻射，口發(fā)輻射的光子通過引起受激輻射和多次的反射傳播使受激輻射形成鏈?zhǔn)皆鲋撤磻?yīng)，實(shí)現(xiàn)光放大，產(chǎn)生的激光最后由半反射鏡輸出?？紤]到諧振腔反射鏡的反射損耗，增益介質(zhì)的增益率必須高于諧振腔的損耗率，才能最終使諧振腔產(chǎn)生穩(wěn)定的激光。設(shè)增益介質(zhì)的増益系數(shù)為G,兩反射鏡的反射率分別為尺和/?2,腔長(zhǎng)為厶，光的初始強(qiáng)度為人，則光朿在諧振腔內(nèi)往返一次后的強(qiáng)度為I=I.R}R2e2GLf諧振腔的增益要求為I=I^RxR2e1GL>Zo或R.R2e2GL>1,由此獲得產(chǎn)生激光的閾值或諧振腔的最小增益條件為Gm=（1/2厶）誠(chéng)1/尺/?2）。受各種因
2、素的影響，由諧振腔輸出的激光并非絕對(duì)的單色光，其頻譜仍具有一延寬度。導(dǎo)致激光頻譜展寬的因素主要有：①自然展寬由于粒子處于激發(fā)態(tài)能級(jí)的壽命T決定具相應(yīng)輻射過程的持續(xù)時(shí)間或相應(yīng)輻射波列的長(zhǎng)度，而有限的波列長(zhǎng)度意味著該輻射波不再是絕對(duì)的單色波,而是具有一定的頻譜寬度，曲此產(chǎn)生的頻譜展寬為自然展寬，根據(jù)海森堡能量-時(shí)間的不確定關(guān)系式AEAr>h/2,輻射光子的不確定能量=時(shí)間的不確定量取AfQ，則輻射頻譜自然展寬的量級(jí)約為2Aco>1/ro②碰撞（或壓力）展寬若增益介質(zhì)中粒了數(shù)量較多或間距較小，粒了間易發(fā)生相互碰撞，這種碰撞能促進(jìn)粒子的躍遷，進(jìn)而縮短其壽命，導(dǎo)致輻射譜線展寬。對(duì)于高壓
3、下的氣體介質(zhì)，碰撞展寬尤為顯著。③多普勒展寬對(duì)于氣體介質(zhì)，粒了因熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生多普勒頻移，進(jìn)而導(dǎo)致相應(yīng)輻射譜線展寬?！?-2材料光學(xué)性能的物理本質(zhì)和影響因素一、材料的光學(xué)性能及其相互關(guān)系在上節(jié)中，我們從波動(dòng)性和粒了性兩方面介紹了光或者電磁波的傳播和與物質(zhì)相互作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和性質(zhì)。雖然涉及的內(nèi)容比較龐雜，但在線性光學(xué)范圍內(nèi)，無論何種光學(xué)性質(zhì)，如光的傳播速度、吸收或衰減、波阻、折射率、反射和透射系數(shù)等，均可以采用相應(yīng)介質(zhì)的電磁性質(zhì)，如介電系數(shù)、磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率等，來加以描述，從而使不同介質(zhì)或物質(zhì)具有不同的光學(xué)性質(zhì)。通常情況下，材料的這些電磁性質(zhì)本身就是頻率或波長(zhǎng)的函數(shù)，因此，由它們表
4、述的光學(xué)性質(zhì)也應(yīng)是頻率或波長(zhǎng)的函數(shù)。在某些場(chǎng)合和條件下，材料的光學(xué)性質(zhì)還需采用復(fù)變量和張量的形式。除非特別聲明，后續(xù)涉及的材料光學(xué)性質(zhì)限定材料的狀態(tài)是穩(wěn)態(tài)、線性、非鐵磁性、各向同性和均勻的，當(dāng)然，這些性能也是非線性、鐵磁性、各向異性和非均勻性材料光學(xué)性能的基礎(chǔ)。諧振腔的初始光了來自増益介質(zhì)中滿足頻率條件的口發(fā)輻射，口發(fā)輻射的光子通過引起受激輻射和多次的反射傳播使受激輻射形成鏈?zhǔn)皆鲋撤磻?yīng)，實(shí)現(xiàn)光放大，產(chǎn)生的激光最后由半反射鏡輸出?？紤]到諧振腔反射鏡的反射損耗，增益介質(zhì)的增益率必須高于諧振腔的損耗率，才能最終使諧振腔產(chǎn)生穩(wěn)定的激光。設(shè)增益介質(zhì)的増益系數(shù)為G,兩反射鏡的反射率分別為
5、尺和/?2,腔長(zhǎng)為厶，光的初始強(qiáng)度為人，則光朿在諧振腔內(nèi)往返一次后的強(qiáng)度為I=I.R}R2e2GLf諧振腔的增益要求為I=I^RxR2e1GL>Zo或R.R2e2GL>1,由此獲得產(chǎn)生激光的閾值或諧振腔的最小增益條件為Gm=（1/2厶）誠(chéng)1/尺/?2）。受各種因素的影響，由諧振腔輸出的激光并非絕對(duì)的單色光，其頻譜仍具有一延寬度。導(dǎo)致激光頻譜展寬的因素主要有：①自然展寬由于粒子處于激發(fā)態(tài)能級(jí)的壽命T決定具相應(yīng)輻射過程的持續(xù)時(shí)間或相應(yīng)輻射波列的長(zhǎng)度，而有限的波列長(zhǎng)度意味著該輻射波不再是絕對(duì)的單色波,而是具有一定的頻譜寬度，曲此產(chǎn)生的頻譜展寬為自然展寬，根據(jù)海森堡能量-時(shí)間的不確定
6、關(guān)系式AEAr>h/2,輻射光子的不確定能量=時(shí)間的不確定量取AfQ，則輻射頻譜自然展寬的量級(jí)約為2Aco>1/ro②碰撞（或壓力）展寬若增益介質(zhì)中粒了數(shù)量較多或間距較小，粒了間易發(fā)生相互碰撞，這種碰撞能促進(jìn)粒子的躍遷，進(jìn)而縮短其壽命，導(dǎo)致輻射譜線展寬。對(duì)于高壓下的氣體介質(zhì)，碰撞展寬尤為顯著。③多普勒展寬對(duì)于氣體介質(zhì)，粒了因熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生多普勒頻移，進(jìn)而導(dǎo)致相應(yīng)輻射譜線展寬?！?-2材料光學(xué)性能的物理本質(zhì)和影響因素一、材料的光學(xué)性能及其相互關(guān)系在上節(jié)中，我們從波動(dòng)性和粒了性兩方面介紹了光或者電磁波的傳播和與物質(zhì)相互作用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和性質(zhì)。雖然涉及的內(nèi)容比較龐雜，但在線性光學(xué)范圍內(nèi)
7、，無論何種光學(xué)性質(zhì)，如光的傳播速度、吸收或衰減、波阻、折射率、反射和透射系數(shù)等，均可以采用相應(yīng)介質(zhì)的電磁性質(zhì)，如介電系數(shù)、磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率等，來加以描述，從而使不同介質(zhì)或物質(zhì)具有不同的光學(xué)性質(zhì)。通常情況下，材料的這些電磁性質(zhì)本身就是頻率或波長(zhǎng)的函數(shù)，因此，由它們表述的光學(xué)性質(zhì)也應(yīng)是頻率或波長(zhǎng)的函數(shù)。在某些場(chǎng)合和條件下，材料的光學(xué)性質(zhì)還需采用復(fù)變量和張量的形式。除非特別聲明，后續(xù)涉及的材料光學(xué)性質(zhì)限定材料的狀態(tài)是穩(wěn)態(tài)、線性、非鐵磁性、各向同性和均勻的，當(dāng)然，這些性能也是非線性、鐵磁性、各向異性和非均勻性材料
