根據(jù)其設計的細節(jié),
光學諧振腔相對于橫向
光束偏移是穩(wěn)定的或不穩(wěn)定的。從這個意義上講,穩(wěn)定性是指在多次往返過程中,任何以一些不太大的初始橫向偏移位置和角度注入
系統(tǒng)的幾何射線都將停留在系統(tǒng)內(nèi)部。在非穩(wěn)腔中,這樣的射線遲早會被彈射出來。利用ABCD矩陣算法,可以很容易地判斷一個諧振腔工作在穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài),以及從一個狀態(tài)移動到另一個狀態(tài)所需要的諧振腔
參數(shù)的變化。
4F)z-<-b 對諧振腔特性的更全面的分析需要波動光學,并且通常涉及分析諧振腔模式。在穩(wěn)態(tài)區(qū)和不穩(wěn)定區(qū),諧振腔模式的性質(zhì)有很大的不同。非穩(wěn)諧振腔具有許多特殊性質(zhì):
Rkw)IdB ①模式總是經(jīng)歷顯著的衍射損耗,通常是非常高的(每個往返50%或更高的數(shù)量級)。
|9~{&<^X ②模式階數(shù)越高,衍射損耗通常越大。這種本征模式識別通常有助于獲得
激光器的單橫模工作。
zw7=:<z= ③特別是對于硬邊有衍射的諧振腔,橫模分布比較復雜,通常表現(xiàn)出明顯的環(huán)形結(jié)構(gòu)。只有數(shù)值方法才能用來計算詳細的模式分布。然而,對于一些軟孔徑諧振腔(見下文),至少可以使用解析方法以合理的精度估計模式特性。
;]KGRT ④在線性非穩(wěn)腔中,反向傳播光束的波前不一定相互匹配,也不一定與兩端鏡面面形匹配。
D(@#Gd\Z@ 不應該將”不穩(wěn)定”的屬性誤解為這樣的諧振腔比穩(wěn)定的諧振腔更不穩(wěn)定。相反,不穩(wěn)定激光諧振腔的對準靈敏度甚至可以大幅低于穩(wěn)定諧振腔,并且使用不穩(wěn)定諧振腔已經(jīng)開發(fā)出相當穩(wěn)健的高功率
激光器。
t?QR27cs$ $X9-0- 不穩(wěn)定激光諧振腔中的輸出耦合
xzz[!yJjG 通常制作不穩(wěn)定的激光諧振腔,將上述衍射”損耗”作為有用的激光輸出。輸出耦合器可以是一個普通的激光反射鏡,其場分布延伸到反射鏡邊緣以外,使部分光通過(見圖1)側(cè)面的反射鏡。雖然輸出的光束輪廓在近場有一個小孔,但光束發(fā)散度很小,對于一些非常高功率的激光器,這種諧振腔的光束質(zhì)量至少比穩(wěn)定諧振腔的光束質(zhì)量要高,特別是在可以容忍較大的衍射損耗的情況下,這樣可以使小孔變得相對較小。
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`5=0f}E Gv?'R0s 圖1:側(cè)邊反射鏡輸出耦合的非穩(wěn)態(tài)激光諧振腔。
mxGa\{D#y 在其他情況下,使用反射鏡面(圖2,例如,帶有橢圓孔的傾斜反射鏡),它從循環(huán)的內(nèi)腔光束中“刮走”部分光。
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