分析：由自发辐射产生的无法排除谱线宽度称为极限线宽。实际激光器中由于各种不稳定因素，纵模频率本身的漂移远远大于极限线宽。第63页，共116页，星期日，2025年，2月5日输出功率越大，腔内相干光子数增多，受激辐射比自发辐射占更大优势，因而线宽变窄。减小损耗和增加腔长也可使线宽变窄。半导体激光器由于腔长只有数百微米而具有较宽的激光线宽，若将它与一外反射镜构成外腔半导体激光器则可使线宽显著减小第64页，共116页，星期日，2025年，2月5日5.6激光器的频率牵引一、色散现象激光工作物质在增益(或吸收)曲线中心频率附近呈现强烈的色散，即折射率随频率急剧变化。色散随工作物质增益系数的增高而增大，增益系数为零时，折射率为常数，增益系数不为零时，折射率是频率的函数第65页，共116页，星期日，2025年，2月5日在均匀加宽工作物质中在综合加宽工作物质中，粒子必须按其表观中心频率分类。求出不同表观频率的反转粒子对折射率的贡献，再求和第66页，共116页，星期日，2025年，2月5日增益曲线，色散曲线及谐振腔模谱第67页，共116页，星期日，2025年，2月5日二、频率牵引无源腔中，纵模频率为在有源腔中，由于色散的存在，纵模频率偏离无源腔的纵模频率第68页，共116页，星期日，2025年，2月5日在有源腔中，由于增益物质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做频率牵引。第69页，共116页，星期日，2025年，2月5日讨论：在均匀加宽激光器中假定腔长与工作物质长度相等，激光器稳态工作时第70页，共116页，星期日，2025年，2月5日在非均匀加宽激光器中第71页，共116页，星期日，2025年，2月5日当激光器稳态工作第72页，共116页，星期日，2025年，2月5日对632.8nm氦氖激光器牵引参量的数量级约为10－3第73页，共116页，星期日，2025年，2月5日三能级激光介质总粒子数密度为n=5?1013m-1,发射截面为S=2.5?10－14m2，介质长l＝20cm,单程损耗率δ=0.01．求阈值增益系数、阈值反转粒子数密度和阈值上能级粒子数密度例1解第74页，共116页，星期日，2025年，2月5日激光器腔内总损耗系数等于激活介质的峰值增益系数的1/4，分别按均匀加宽和非均匀加宽计算振荡线宽(荧光线宽??F=150MHz)例2解均匀加宽：非均匀加宽：第75页，共116页，星期日，2025年，2月5日He-Ne激光器放电管及腔长都为L=1.6m,直径为d=2mm,两反射镜透射率分别为0和T=0.02,其它损耗的单程损耗率为δ=0.5%,萤光线宽Δ?F=1500MHz,其峰值小信号增益系数Gm=3×10-4/d1/mm。求①激发参量?②可起振的纵模个数Δq例3解δ=0.01+0.005=0.015第76页，共116页，星期日，2025年，2月5日??0Gt第77页，共116页，星期日，2025年，2月5日??0Gt第78页，共116页，星期日，2025年，2月5日??0Gt第79页，共116页，星期日，2025年，2月5日??0Gt第80页，共116页，星期日，2025年，2月5日??0Gt第81页，共116页，星期日，2025年，2月5日??0Gt第82页，共116页，星期日，2025年，2月5日在非均匀加宽激光器中也存在模竞争现象。当两模形成的两个烧孔重合．共用同一种表观中心频率的激活粒子，因而产生模竞争，此时模的输出功率会有无规起伏。当相邻纵模所形成的烧孔重叠时，相邻纵模因共用一部分激活粒子而产生相互竞争。第31页，共116页，星期日，2025年，2月5日5.3输出功率与能量一、连续或长脉冲激光器的输出功率如果一个激光器的小信号增益系数恰好等于阈值，激光输出是非常微弱的。实际的激光器总是工作在阈值水平以上，腔内光强不断增加。在一定的激发速率下，即当g0(v)一定时，激光器的输出功率保持恒定，当外界激发作用增强时，输出功率随之上升，但在一个新的水平上保持恒定。第32页，共116页，星期日，2025年，2月5日如果腔内某一振荡模式的频率为vq．开始时，腔内光强逐渐增加。同时，由于饱和效应，增益系数将随之减少，直到增益和损耗达到平衡，光强才不再增加。第33页，共116页，星期日，2025年，2月5日当外界激发作用增强时，小信号增益系数g0(v)增大，必须增加光强到一个