最新方形鏡共焦腔的行波場(chǎng)課件ppt.ppt

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1、方形鏡共焦腔的行波場(chǎng)提綱方形鏡共焦腔的行波場(chǎng)形式行波場(chǎng)的特征1、振幅分布和光斑尺寸2、模體積3、等相位面的分布4、遠(yuǎn)場(chǎng)分散角激光的特點(diǎn)之一方向性好一、方形球面鏡共焦腔的行波場(chǎng)共焦腔場(chǎng)的解析式：坐標(biāo)原點(diǎn)選在腔軸線的中心：共焦腔的腔長(zhǎng)：鏡的焦距知道了腔鏡面上的場(chǎng)分布之后，利用菲涅耳—基爾霍夫衍射積分可以求出共焦腔內(nèi)或腔外任意一點(diǎn)的場(chǎng)分布，在鏡面上的場(chǎng)能用厄米—高斯函數(shù)描述的條件下：方形鏡共焦腔的行波場(chǎng)1：振幅衰減因子2：行波場(chǎng)橫向振幅分布因子3：位相因子，決定了共焦腔的位相分布TEMmn模在腔內(nèi)或腔外任意點(diǎn)(x,y,z)處的電場(chǎng)強(qiáng)度：傳播因子位相彎曲因子附加相移因子(反映場(chǎng)振幅的橫向分布

2、規(guī)律)(反映場(chǎng)振幅隨行波場(chǎng)傳播而衰減的規(guī)律)二、行波場(chǎng)的特征1、振幅分布和光斑尺寸在z=0處有最小值共焦場(chǎng)的振幅分布為：對(duì)基模：基模光斑尺寸(場(chǎng)振幅衰減到中心最大值的1/e處對(duì)應(yīng)的橫向距離)：在共焦鏡面上：基模高斯光束的束腰半徑：1、振幅分布和光斑尺寸共焦腔基模高斯光束腰斑半徑、共焦腔中，基模光斑隨著坐標(biāo)按雙曲線規(guī)律變化：例：求方形鏡對(duì)稱共焦腔鏡面上TEM20模的節(jié)線位置(用基模鏡面光斑半徑w0s表示)解令例方形鏡對(duì)稱共焦腔焦參數(shù)f=0.4m,光波長(zhǎng)為?=0.314?m,求鏡面處光斑半徑與等相位面曲率半徑解2、模體積1、定義：某一個(gè)模式的模體積描述該模式在腔內(nèi)可擴(kuò)展的空間范圍。2、共

3、焦腔中基模的模體積3、高階模的模體積3、等相位面的分布旋轉(zhuǎn)拋物面方程忽略附加相移因子，在近軸情況下，z0點(diǎn)的等相位面方程為：拋物面焦距：可以證明，在近軸情況下，共焦場(chǎng)的在z處的等相位面近似為球面，其曲率半徑為：與腔的軸線交于z0點(diǎn)的等相位面方程可以寫成：等相位面曲率半徑證x(0,0,z0)(x,0,z)z令?(x,0,z)=?(0,0,z0)等相位面為拋物面,近似為球面,焦距為R/2,曲率半徑為R等相位面方程3、等相位面的分布共焦腔的反射鏡面是兩個(gè)等相位面，與場(chǎng)的兩個(gè)等相位面重合，且曲率半徑最小。一般情況下，共焦腔的等相面凹面向著腔的中心的球面腔中點(diǎn)或距腔中點(diǎn)無限遠(yuǎn)處，等相面為平面當(dāng)

4、時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，3、等相位面的分布共焦腔等相位面的一個(gè)重要的性質(zhì)：若在等相位面處放置一個(gè)具有相應(yīng)曲率的反射鏡片，不影響共焦腔的場(chǎng)分布。共焦場(chǎng)等相面的分布4、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角例：某共焦腔氦氖激光器，L=30cm,某共焦腔二氧化碳激光器，L=1m,基模遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角：雙曲線兩根漸近線之間的夾角：一般激光器的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角都很小，約為10－3弧度，也就是表明激光具有很好的方向性。4、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角不同的腰半徑的激光光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角對(duì)比圖4、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角高階橫模的光束發(fā)散角和可以通過基模的光斑和發(fā)散角求出來：2.7圓形鏡共焦腔提綱圓形鏡共焦腔鏡面上的場(chǎng)分布圓形鏡共焦腔中的行波場(chǎng)圓形球面鏡共焦腔自再現(xiàn)

5、模積分方程：為鏡面上的極坐標(biāo)，：締合拉蓋爾多項(xiàng)式在近軸范圍內(nèi)，當(dāng)　　　時(shí)，圓形鏡共焦腔積分方程的本征函數(shù)的近似解：圓形鏡對(duì)稱共焦腔鏡面光場(chǎng)分布本征值的近似解：鏡面上對(duì)基模及高階模的場(chǎng)振幅分布：．．．．．．．．．．．．．．．．．圓形鏡對(duì)稱共焦腔鏡面模的振幅和相位分布基模在鏡面上的振幅分布是高斯型的，整個(gè)鏡面上沒有節(jié)線在鏡面中心處（r=0）處，振幅最大?；Ｔ阽R面上的光斑半徑(當(dāng)基模振幅下降到中心值的1/e處與鏡面中心的距離)：周炳琨《激光原理》第四版62頁對(duì)于高階模　　　，在沿輻角方向有節(jié)線，數(shù)目為m；沿半徑方向有節(jié)圓，節(jié)圓數(shù)為n；m、n增加，模的光斑半徑增大，并且光斑半徑隨著n的增大

6、比隨著m增大來的更快；圓形共焦鏡面本身也是等相位面。高階模的光斑半徑：振幅降低至最外面的極大值的1/e處的點(diǎn)與鏡面中心的距離；圓形鏡共焦腔橫截面場(chǎng)強(qiáng)度分布TEM00TEM02圓形鏡共焦腔橫截面場(chǎng)強(qiáng)度分布圓形鏡共焦腔橫截面場(chǎng)強(qiáng)度分布TEM01單程相移和諧振頻率圓形鏡共焦腔模的諧振頻率為:自再現(xiàn)模在腔內(nèi)一次渡越的總相移為:高度簡(jiǎn)并！單程損耗根據(jù)場(chǎng)的分布可知：x知道了腔鏡面上的場(chǎng)分布之后，利用菲涅耳—基爾霍夫衍射積分可以求出共焦腔內(nèi)或腔外任意一點(diǎn)的場(chǎng)分布。圓形球面鏡共焦腔的行波場(chǎng)圓形鏡共焦腔的行波場(chǎng)分布與方形鏡完全類似，對(duì)圓形鏡共焦腔的行波場(chǎng)特性的分析可以按照方形鏡同樣的方法進(jìn)行。兩者的基

7、模光束的振幅分布、光斑尺寸、等相位面的曲率半徑及光束發(fā)散角都完全相同。一般穩(wěn)定球面腔的模式特征激光應(yīng)用之激光竊聽背景而在高科技發(fā)展的今天，激光技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，由于它具有能量集中，可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到遠(yuǎn)距離竊聽的領(lǐng)域里來。竊聽的形式多種多樣在戰(zhàn)爭(zhēng)中可以把電線接在敵人的通話線路上進(jìn)行竊聽在破案過程中，公安人員為了掌握破案線索，把微型話筒放在犯罪嫌疑人經(jīng)常出沒的地方，監(jiān)聽他們談話的內(nèi)容，掌握確鑿的證據(jù)。原理聲源?空氣振動(dòng)?玻璃振動(dòng)激光束會(huì)被