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氦氖激光模式实验
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你可能喜欢测量激光器谐振腔反射镜苗率半径的新方法--《激光杂志》1996年03期
测量激光器谐振腔反射镜苗率半径的新方法
【摘要】：测量长焦距反射镜的曲率半径，不论是在验证近轴光线球面镜成象公式还是在实践上都有重要的意义。本文给出了一种测定激光器光学谐振器曲率半径的简便方法。在曲率半径是１０米左右时的测量不确定度是１．５％。
【作者单位】：
【分类号】：TN248.03【正文快照】：
测量激光器谐振腔反射镜苗率半径的新方法单聚海（东北电力学院，吉林１３２０１２）提要：测量长焦距反射镜的曲率半径，不论是在验证近轴光线球面镜成象公式还是在实践上都有重要的意义。本文给出了一种测定激光器光学谐振器曲率半径的简便方法。在曲率半径是１０米左右时
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400-819-9993导读：3.CO2激光器的腔长L＝1.5m，13.激光器谐振腔由一面曲率半径为1m的凸面镜和曲率半径为2m的凹面镜组成，??=0.01nm的HeNe激光谱线？，39.方形孔径共焦腔氦氖激光器，此激光器能否作单模运转？如果想在共焦镜面附近加一个方形小孔阑来选择TEM00模，46.某二氧化碳激光器采用平、凹腔，51.若A激光器的激光束经透镜变换匹配地射入B激光器，B激光器的激光束能不能匹配地，射入A激光器第四章思考与练习题 1. 光学谐振腔的作用。是什么？ 2. 光学谐振腔的构成要素有哪些，各自有哪些作用？ 3. CO2激光器的腔长L＝1.5m，增益介质折射率n＝1，腔镜反射系数分别为r1＝0.985，r2＝0.8，忽略其它损耗，求该谐振腔的损耗?，光子寿命?R，Q值和无源腔线宽??。 ?14. 证明：下图所示的球面折射的传播矩阵为??2??1??R?2质分界球面半径为R。 0??1?。折射率分别为?1,?2的两介?2?? 2d???1?5. 证明：下图所示的直角全反射棱镜的传播矩阵为? ??。折射率为n的棱镜高d。?0??1?? 6. 导出下图中1、2、3光线的传输矩阵。 R 3 1 2 d
7. 已知两平板的折射系数及厚度分别为n1，d1，n2，d2。(1)两平板平行放置，相距l，(2)两平板紧贴在一起，光线相继垂直通过空气中这两块平行平板的传输矩阵，是什么?
8. 光学谐振腔的稳定条件是什么，有没有例外？谐振腔稳定条件的推导过程中，只是要求光线相对于光轴的偏折角小于90度。因此，谐振腔稳定条件是不是一个要求较低的条件，为什么？ 9. 有两个反射镜，镜面曲率半径，R1=－50cm，R2=100cm，试问： (1)构成介稳腔的两镜间距多大? (2)构成稳定腔的两镜间距在什么范围? (3)构成非稳腔的两镜间距在什么范围? 10. 共焦腔是不是稳定腔，为什么？ 11. 腔内有其它元件的两镜腔中，除两腔镜外的其余部分所对应传输矩阵元为ABCD，腔镜曲率半径为R1、R2，证明：稳定性条件为0?g1g2?1，其中g1?D?B/R1；g2?A?B/R2。 12. 试求平凹、双凹、凹凸共轴球面镜腔的稳定性条件。 13. 激光器谐振腔由一面曲率半径为1m的凸面镜和曲率半径为2m的凹面镜组成，工作物质长0.5m，其折射率为1.52，求腔长L在什么范围内是稳定腔。 14. 如下图所示三镜环形腔，已知l，试画出其等效透镜序列图，并求球面镜的曲率半径R在什么范围内该腔是稳定腔。图示环形腔为非共轴球面镜腔，在这种情况下，对于在由光轴组成的平面内传输的子午光线，f = Rcos?/2，对于在于此垂直的平面内传输的弧矢光线，f = R/(2cos?)，?为光轴与球面镜法线的夹角。 l?ll 15. 什么样的光学谐振腔腔内存在焦点？ 16. 试分析ABCD定律在光学谐振腔分析中的作用。 17. 一般稳定球面镜谐振腔与其等价共焦谐振腔，有什么相同，有什么不同？ 18. 非稳腔的优点是什么？ 19. 几何损耗存在于哪一类型的谐振腔中？ 20. 光学谐振腔的衍射损耗与其什么参数相关？ 21. 为什么说光学谐振腔积分方程的特征值?的模决定腔损耗？ 22. 为什么说光学谐振腔积分方程的特征值?的幅角决定光波的单程相移？ 23. 稳定谐振腔有哪些可能的形式？与非稳定谐振腔相比有哪些缺点？ 24. 光学谐振腔有哪些常用研究方法？如何理解自再现模？采用衍射积分方程方法研究激光器的模式和采用几何光学的办法研究各有什么优缺点？ 25. 什么是光学谐振腔的模式？对纵、横模的要求各是什么？其中含有什么物理思想？ 26. 谐振腔腔长L＝1m，介质折射率n＝1，两腔镜反射系数分别为r1＝1，r2＝0.99，求1500MHz线宽内包含的纵模个数。 27. R?100cm，L?40cm的对称腔，相邻纵模的频率差为多少？ 28. 若法卜里―珀罗平面干涉仪的腔长为4.5cm，它的自由谱宽为多少，能否分辨??6?10?4mm，??=0.01nm的HeNe激光谱线？ 29. Fox-Li的数值迭代法解平行平面镜谐振腔，有哪些结论，有哪些意义？ 30. 稳定球面谐振腔旁轴光线的单程相对功率损耗1-1/γ2，它与单程衍射损耗因子之间有何关系？ 31. 试由方形镜共焦腔内行波场，导出腔内等相位面表示。 32. 同一个光学谐振腔中的不同横模，有什么异同？ 33. 高阶横模的不同模斑若相遇，能否干涉，为什么？ 34. 分别由方形镜和圆形镜组成的稳定谐振腔有没有区别，为什么？ 35. 能否得到稳定腔横模的解析表示，为什么？ 36. 为什么说对称共焦腔非常重要？ 37. 如果使用一个参数描述稳定谐振腔的衍射损耗大小，你愿意用哪个，为什么？ 38. 腔长L=1m的双凹稳定腔，两腔镜的半径分别为R1＝1.5m，R2＝3m，求其等效共焦腔的腔长，并画出等效共焦腔的位置。 39. 方形孔径共焦腔氦氖激光器，腔长L=30cm，腔镜反射率分别为r1＝1，r2＝0.96，方形孔边长d=2a=0.12cm，其它损耗以每程0.003计，工作波长?=632.8nm。此激光器能否作单模运转？如果想在共焦镜面附近加一个方形小孔阑来选择TEM00模，小孔的边长应为多大？试根据公式e度。 40. 腔长L的对称双凹腔，反射镜曲率半径为R=2.5L，工作波长为?，求镜面上的基模高斯光束的光斑半径。 41. 今有一平面反射镜和一曲率半径为R=1m的凹面反射镜，问：应如何构成一平-凹稳定腔以获得最小的基模远场角；画出光束发散角与腔长L的关系曲线。 42. 试导出如下腔型所对应的共轭共焦腔结构和输出光参数。 g0l?1?3?10?4l估算氦氖增益，l为增益介质放电管长d L=0.3m R=1m
43. 试求出方形镜共焦腔面上TEM30模的节线位置，这些节线是等距分布的吗？ 44. 求圆形镜共焦腔TEM20和TEM02模在镜面上光斑的节线位置。 45. 腔长L=0.8m的球面腔，腔镜曲率半径分别为R1=1.5m和R2=1m。试证明该腔为稳定腔；求出它的等价共焦腔的参数；在图上画出等价共焦腔的具体位置。 46. 某二氧化碳激光器采用平、凹腔，L=50cm，R=2m，2a=1cm，??10.6μμ。试计算12、?00各为多少。 ?s1、?s2、?0、?0、?0047. 试证明，在所有a/L?相同而R不同的对称球面镜稳定腔中，共焦腔的衍射损耗最低。L表示腔长，R?R1?R2为腔镜的曲率半径，a为镜面半径。 48. 推导出平-凹稳定腔基模在镜面上光斑大小的表示式，做出：（1）当R=100cm时，?s1、2（2）当L=100cm时，?s1、?s2随R而变化的曲线。 ?s2随L而变化的曲线；49. 平凹腔中凹面镜曲率半径为R，腔长L=0.2R，光波长为?，求此平凹腔产生的基模高斯光束的束腰半径。 50. 试证明经过焦距为F的薄透镜，高斯光束的q参数传播满足ABCD定律。 51. 若A激光器的激光束经透镜变换匹配地射入B激光器，B激光器的激光束能不能匹配地射入A激光器，为什么？ 52. 已知一高斯光束束腰半径为?0，束腰与焦距为f的薄透镜相距为l，经透镜变换后传输距离l1，又经一折射率为n，长L的透明介质后输出（如下图所示），求： 1)高斯光束在介质出射面处的q参数和光斑半径； 2)若将介质移到薄透镜处，即l1＝0 (不考虑可能存在的间隙)，求输出高斯光束的远场发散角?；
53. 两支He-Ne激光器都采用平凹腔，尺寸如图所示，请问在何处插入焦距为多少的透镜可以实现而者的模式匹配。
54. 采用方形共焦腔He-Ne激光器的腔长L=30cm，反射镜尺寸为2a=0.2cm，如果一个模式包含总结汇报、办公文档、文档下载、专业文献、考试资料、外语学习、应用文书、IT计算机、旅游景点、教程攻略、教学教材以及激光原理例题等内容。本文共2页
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