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Lasercavitiesdifferinseveralsignificantwaysfromtheclosedmicrowavecavitiesthatarecommonlytreatedinelectromagnetictheorytextbooks.Opticalresonatorsfirstofallusuallyhaveopensides,andhencealwayshavediffractionlossesbecauseofenergyleakingoutthesidesoftheresonatortoinfinity.Opticalresonatorsarealsousuallydescribedinscalarorquasiplane-waveterms,withemphasisonthediffractioneffectsataperturesandmirrorsedges,ratherthaninvectortermswithemphasisonmatchingboundaryconditions.Thedistinctionbetween“longitudinal”and“transverse”modesintheresonatorisalsomuchsharperinopticalthaninmicrowaveresonators.一谐振腔的作用二无源谐振腔三采用的理论四开放式光腔五开腔的分类Opticalresonatorscanusuallybedividedintoeither“geometricallystable”or“geometricallyunstable”categories(wherethesetermsrefertoraystabilitywithintheresonators,andhavenothingtodowithwhetherornotthelaserisorisnotstableagainstlaseroscillation)稳定腔、非稳腔、临界腔球面腔与非球面腔驻波腔与行波腔两镜腔与多镜腔简单腔与复合腔端面反馈腔与分布反馈腔六无源谐振腔的模式模的概念——腔与模的一般联系目的:弄清楚激光模式的基本特征及其与腔的结构之间的具体依赖关系。模的基本特征包括:每一个模的电磁场分布,特别是在腔的横截面内的场分布;模的谐振频率;每一个模在腔内往返一次经受的相对功率损耗;与每一个模相对应的激光束的发散角原则上,只要知道了腔的参数,就可以唯一地确定模的基本特征。开腔中的振荡模式以TEMmnq表征。TEM表示纵向电场为零的横电磁波,m、n、q为正整数,其中q为纵模指数,m、n为横模指数。模的纵向电磁场分布由纵模指数表征,横向电磁场分布与横模指数有关。m与n为零的模称作基模,m>=1或n>=1的模称作高阶模。一个完整的模式不但有确定的横向分布,而且沿纵向形成驻波(驻波型谐振腔)。横模与纵模体现了电磁场模式的两个方面,一个模式同时属于一个横模和一个纵模。纵模和谐振频率发生相长干涉的条件是:波从某一点出发,经腔内往返一周再回到原来位置时,应与初始出发波同相(即相差是2的整数倍)。此式又称为驻波条件。表明:达到谐振时,腔的光学长度应为半波长的整数倍。满足此条件的平面驻波场称为腔的本征模式特点:腔内光强沿z轴的分布不是均匀的,而是强弱相间地分布着。光强最强的明亮区,称为波腹;最弱的黑暗区,称为波节。通常将由整数q所表征的腔内纵向光场的分布称为腔的纵模,不同的q相应于不同的纵模,或相应于驻波场波腹的个数。纵模间隔与q无关,腔的纵模在频率尺度上是等间隔排列的。Theoscillationfrequencyisdeterminedbytherequirementthatphasedelayperroundtripbesomeinteger,sayq,of2.Theintegerqcorrespondstothenumberofmaximaofthestandingwaveinterferencepatternbetweenthetworeflectors.七光腔的损耗(lossesinopticalresonators)损耗类型(lossmechanisms)1、几何偏折损耗2、衍射损耗(diffractionlosses)3、腔镜反射不完全引起的损耗(lossresultingfromnonperfectreflection)4、固有损耗(absorptionandscatteringinthelasermedium)光线在腔内往返传播时,从腔的侧面偏折逸出的损耗。取决于腔的类型和几何尺寸几何损耗的高低依模式的不同而异,高阶横模损耗大于低阶横模