谐振腔的设计

2005/3/23/15:4　　光腔的设计目的应是：在保证低阶模输出的同时，尽可能获得高的功率输出。为确定谐振腔的参数，我们先推导一下激光输出功率P_out与折叠腔的折数N、输出窗口的透过率T、激活介质的小信号增益系数Go以及反射镜损耗系数α的关系。在下列推导中作以下假设：

　　(1)设腔内工作物质是均匀增宽的，长度为L，且增益系数G是均匀的。
　　(2)反射镜的散射和吸收损耗之和为α。
　　(3)单程腔情况下，光在腔内往返一周时，除反射镜和输出镜引起的损耗以外的其它损耗之和为β。

图1　N折光学谐振腔示意图

如图1所示的N折腔，光在腔内往返一周后，有^〔3〕

I＝I₀(1-α)^2N-1(1-T)(1-Nβ)e^2NGL  (1)

式中I₀为初始光强；I为最终光强；T为透过率。

在稳定输出情况下，有

I/I₀＝1  (2)

故有(1-α)^2N-1(1-T)(1-Nβ)e^2NGL＝1  (3)

整理得：

G＝-ln〔(1-α)^2n-1(1-T)(1-Nβ)〕/2Nl  (4)

式中A为激光束有效横截面积；I_s为饱和光强；G₀为腔内平均增益系数。