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1.激光介质的增益线宽,
实验上,它可以由激光介质的荧光光谱分布来决定,它反映了增益介质对不同频率的光子的增益
大小,一般固体激光器的增益线宽1nm左右.He-Ne激光器的大约为1500MHz,从物理上说,增益线宽是原子能级寿命产生的,这里还包括各种展宽机制,如均匀展宽,非均匀展宽等等.
2.纵模间隔
不同激光模式中心频率的差值,它由腔长和介质折射率决定.
3.激光线宽
激光起振后,会有一个或多个纵模产生,每个纵模的频率的范围就是激光的线宽.注意每个纵模的
频率宽度和纵模之间的间隔是两个不同的概念,纵模间隔是相邻两个纵模中心频率的差值.激光线
宽由谐振腔的品质因数决定,腔的品质因数越高,激光线宽就越窄. 考虑激光介质的增益后,激光的线宽的理论极限由增益介质的自发辐射来决定,
例如对于He-Ne,其线宽的理论极限约为10^-3 Hz量级.当然实际的激光器中还有各种线宽展宽机制,使的激光线宽一般达不到其理论极限,例如对于He-Ne,温度变化0.01度引起的模式频率漂移约0.1MHz,实际He-Ne的激光线宽可达到1MHz, 固体激光器中线宽可达1埃左右.
4.激光的相干长度相干时间
考虑激光的时间特性,每一个模式都可以看做是其线宽范围内的无穷多的平面波的叠加,最后在时
间域里得到得到一个波包,这个过程在数学上叫反傅立叶变换.时间域的波包乘上光速就得到光波的空间波包.波包的宽度(时间或空间)就反映了光束的相干性,因为这个波包里的光子都是处在同
一个模式里面,从而具有相干性,相干性的根源就来自光子的不可分辨性.激光的线宽越窄,波列就越长,对于连续运转的激光器,实际上是由很多这种相干波列组成.
5.激光的脉宽.
激光脉冲宽度的概念一般在脉冲激光器中使用,常见的有准连续激光器,脉宽在几十上百个微秒左右, 调Q脉冲激光器,脉宽在ns量级,锁模脉宽在ps,fs甚至更短,显然,脉宽越短,它包含的频谱分量就越丰富. |
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