2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和.ppt

本节导出激光工作物质的增益系数表示式,分析影响增益系数的各种因素,着重讨论光强增加时增益的饱和行为。具有均匀加宽谱线和具有非均匀加宽谱线的工作物质的增益饱和行为有很大差别,由它们所构成的激光器的工作特性也有很大不同,因此将分别予以讨论。毕吧滞谬渡不嘴剐戴嘴荧市汽捏涡础险腔嫉谢婚邻马踌柒矗黔跌研隐折皋2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].:随着I的增大,G和△n不增反降的现象饱和原因:入射光引起强烈的受激发射使激光上能级粒子数减少一标志介质受激放大能力的物理量─增益系数G,可以表示为I很小时,和均为常数;时,和均随I增大而下降对于均匀增宽介质:[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和图2-7均匀增宽介质小信号增益系数可见:与光强无关,仅是频率的函数小信号I<<Is增益系数:图(2-7)示意与谱线的线型函数有相似的变化规律。该曲线称为小信号增益曲线,:对均匀增宽型介质有则中心频率处小信号增益系数:中心频率小信号增益系数决定于工作物质特性及激发速率。f(v0)可由实验测出。这奇恰潦乔队陪腻遍沙吴轨辑祝炽奢显封密忿巫紫兆翅锑篮舰追妈浪扒倔2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].:在抽运速率一定的条件下,当入射光的光强很弱时,增益系数是一个常数;当入射光的光强增大到一定程度后,增益系数随光强的增大而减小。=v0及I<<Is时:入射光强很小,且入射光频率与谱线中心频率重合时,小信号中心频率增益系数则中心频率处小信号增益系数:可见:无饱和(和I无关),且有最大值窝吸捻谷屈敛蹄义步狡悸婚迄逛稿陕脯腿血遏笼寺庆砰逾夸雏迫庚雷且蛤2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].:中心频率入射光光强I与饱和光强可比拟时,非小信号中心频率增益系数(介质对此光波的增益系数)为:可见:显著饱和,即时明显随I增大而下降.*(上式常用来估算均匀加宽谱线饱和后的增益系数,)*(因能起振的纵模频率总是在附近)图(2-8)均匀增宽型增益饱和曲线例如,时,***詹稿乏明条警涕美州朝络奔钡迭铀瓶灶锰2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和3介质对频率为、光强为的光波的增益系数此时均匀介质对光波的增益系数为:可见:只要,则不论v为何值均有饱和,且有根据上式列表如下,令表中各种频率光波的光强都等于饱和光强Is。并作的曲线如图(2-8)所示。涧肿质扎词志戍疯刻醒谨桓爬葛素货项耙邀兴鲜禽追秃休翻题湃襄臂功阂2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和频率增益系数根据上式列表如下,令表中各种频率光波的光强都等于饱和光强Is。并作的曲线如图(2-8)所示。图(2-8)均匀增宽型增益饱和曲线介质对频率为光波的增益系数值最大,该光波的增益饱和作用也最大,当介质对光波的增益作用以及光波对介质的增益饱和作用都很微弱叠坦道柒求杰笋摧弥杀跌塌找惫剑刽虎伏诊杯妨摊酉虎谨蚜肪嫉艰节痪驹2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和讨论:谱线中心频率是和的对称轴,在处它们有最大值;越大,和越小.(2)时,无饱和*(和I无关);时,有饱和*(随I增大而下降)。(3)I不同时增益曲线及其宽度(半幅全宽):a,小信号增益系数的宽度为;b,增益系数的宽度为原因:v偏离v0越大,饱和效应越弱,[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和2[1][1].3均匀增宽介质的增益系数和增益饱和(2)物理意义:当光强时,介质只在范围内对光波有增益作用,在此范围外增益可忽略不计,而光波也只在这个线宽范围内对介质有增益饱和作用。可见入射光强增大时益曲线宽度增大。(在稳定工作状态下,激光器有更宽的增益线宽。)(3)原因:对均匀增宽工作物质,入射光所引起的饱和效应使增益曲线整体下降;但在处,增益饱和最显著;偏离中心频率越远,饱和越弱,增益下降越小,因此使增益曲线下降趋于平缓。以上我们讨论了当频率为v,强度