今天为大家带来的理论知识是关于激光器的输出功率和输出能量，请各位光学人看看！

连续工作均匀加宽单模激光器的输出功率

连续工作激光器最终会形成稳态,在稳态条件下, 模式的增益系数等于阈值增益系数。为简单起见,考虑形成单模振荡的频率等于中心频率(νq = ν0 ) 的情况,则有

( 3 .5 .8)

所以,腔内光强

( 3 .5 .9)

其中腔内光强等于相反方向传播光强之和 ( Iν0= I + + I - )。一般激光器的输出镜透射率 T 很小, 因此 I + ≈ I - 。所以从输出镜输出到腔外的光强为

(3 .5 .10)

T n 1 时, δ≈ ( T + a)/ 2, 其中 a 为除耦合损耗外其他损耗的往返一周指数净损耗因子, 且an 1。因此

(3 .5 .11)

输出激光功率

(3 .5 .12)

其中 S eff为光束有效截面面积。上式表明, 输出激光功率与 T 有关。

可以证明存在一个最佳透射率

(3 .5 .13)

T = T m 时, 输出激光功率最强,其为

(3 .5 .14)

图 3 -16 给出了 Tm 依赖于 2 Gm l 的计算曲线, 图 3 -17 给出了输出功率依赖于透射率的计算曲线。

连续工作多普勒加宽单模激光器的输出功率

与均匀加宽激光器不同,对于多普勒加宽, 由于 + 和 - 在增益曲线不同的位置烧孔, +的增益系数为

(3 .5 .15)

稳态时得到

输出激光功率

(3 .5 .16)

但是当 νq =ν0 时, + 和 - 在增益曲线烧孔重叠,增益系数为

(3 .5 .17)

输出激光功率为

(3 .5 .18)

比较式(3 .5 .16) 和(3 .5 .18) ,当 νq = ν0 时, 激光输出功率比 νq≠ν0 (但 νq 偏离中心频率不远)时低。

若激光器的气压增加,从而使碰撞加宽增加。当气压增加使碰撞加宽大于多普勒加宽时,加宽性质发生变化,兰姆凹陷会逐渐消失。

脉冲激光器的输出能量

对于脉冲泵浦, 泵源注入的能量密度为 Ep , 激光上能级原子密度为 Epη1/ hνp , 只有超出阈值部分能产生腔内光子。腔内光子密度为

(3 .5 .19)

腔内光子一部分输出到腔外, 另一部分由于其他损耗被耗散。输出到腔外的比例为 η0 =T/ ( a + T )。因此输出激光能量密度为

(3 .5 .20)