[讨论]谐振腔与功率

hechao123

这里不讨论模式,以常用的平平腔来说,短腔功率高.可是短腔基模光斑小,而且交叠率应该也不高.这里是为什么

zgzxb

我个人认为，激光器的输出功率因该和激光介质的模体积有关，对于平平腔而言，在谐振腔稳定的范围内，腔长越长，模体积就越大，输出功率因该越高，你所说的短腔功率高实在实际的测试中，由于腔长短，调整比较方便，而且几何损耗等损耗相对较小。因此才会有你所说的情况。理论上腔长越长输出激光功率因该越高。

土豆

不过对气体激光器，腔长越长，阀电压可能越高，所以一旦电离放电，
电流就小不了，加上工作介质粒子数量较多，功率应该会较高？

固体激光器就不一定了，如果是光激发，光激发强度一定，可能有一个最佳受激晶体尺寸？
受激介质如果过长，可能不一定有高的光功率输出？
如果介质太短，有限的原子受激达到饱和，也未必能输出最强的光功率？

半导体激光就复杂一点了，发光层过厚，可能难以发光？

土豆

或者可以考虑电子枪中的第一阳极、第二阳极、...第n阳极的概念？
只要把中间阳极做的很薄或是网状的，就可以作成一个串联的大功率激光器？
发光阀电压也不会高的？

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附文：
新宇宙在线社区 → 挑战相对论 → 经典物理理论研

* 贴子主题： 对导体导电的再思考---外电场+近距离离子引力        

土豆  

对导体导电的再思考---外电场+近距离离子引力
一般的理论认为，导体的原子结构是电子层数较多，而且最外层只有1-2个电子，
于是这些电子的电离能较低，所以在一定温度下，或在电场作用下，
它们很容易成为自由电子，逃脱原子核的吸引，在外加电场库仑力的作用下，
定向运动，形成电流，

可是仔细想来，如果没有离子们的近距离吸引库仑力，
只靠外加电场就能驱动电子运动吗？
都知道电子枪必须有近距离的第一阳极加速才行（有些还有第二阳极），
电子管中的阳极距离热阴极的距离也必须较小，
两极间的距离远了就不行了，比如激光管那样（两极间距1m左右），
如果把管内抽成真空，在几十伏、上百伏的电场下也别想有什么电流？
只有靠加入的气体在高压下被电离后，才能形成电流，
所以离子起到了第n阳极的作用？少了它可不行？

再比如在一根铜导线中间加入一小段光纤，由于光纤晶体中的原子不能被电离，
所以就算你外加了电场，光纤晶体中也有供自由电子穿越的足够空间，
可是自由电子也别想“自由过去”，
但是如果晶体原子也被电离了，就会出现近距离的正离子引力，
（这之前都是晶体电子对铜里的自由电子的斥力）
导体中的自由电子才得以通过，还有电容器（也会击穿）也是一样的，
（超薄的隧道效应除外）

转自：经典物理理论研：
http://www.dyntm.com/bbs/dispbbs.asp?boardID=21ID=2475

hechao123

zgzxb想法和我相同,可是不能很好的符合实际.当你出的是多模,其光斑显然就大,改变腔长,得到基模,光斑就小,伴随的功率也小,这是我实验中的不严谨的观察

小马过河

我也很疑惑...

hechao123

有没有高人指点指点

zemax

好问题啊,这事做激光要弄清楚的基本问题之一.
对于固体激光器
平平腔输出激光时,要利用激光介质得热透镜效应形成稳腔.
缩短腔长得效果,一时腔得菲涅尔数变大了,使得衍射损耗变小,
另外一个效果就是腔模在激光介质上得体积变小,根据泵浦光斑大小,有一个最佳
匹配得位置,具体由他们得交叠积分决定.
缩短腔长,功率得变化,应该主要由上面两种因素决定.
当腔长比较长得时候,腔模的体积一般会比泵浦体积要大,所以缩短腔长,功率会上升.
而腔长继续缩短,功率变化就会比较复杂,可能会有腔长变长功率变大,也有功率基本不
变得情况,这几种情况我在实验中都观察到过.但是从很长得腔长变到短腔长,功率都是上升.但是腔越长,模式就会越好,因为高阶横模得损耗变得更大,与泵浦得耦合也更差.
当然腔长进一步变大,到达非稳区域,激光输出会迅速下降.

hechao123

根据泵浦光斑大小,有一个最佳匹配得位置,具体由他们得交叠积分决定,当腔长比较长得时候,腔模的体积一般会比泵浦体积要大,有点不解,泵浦体积的概念如何定义的,棒子的直径?是不是要照一下棒子的泵浦光分布....

土豆

固体激光介质大概应该有个单位体积吸收能量的极限值吧？
超过这个值，固体介质就达到饱和了，泵浦激发光功率再增加也是浪费？

另外固体介质的细长比也可能对出光质量有影响，
按说细长比越大，纵模基频越突出，发散角也会较小，
但是出光功率就可能受到一定限制？
这与增加反射镜腔长的效果差不多，腔长增加，反射镜就较多的反射纵向光，
使得纵模得以增强，发散角减小，所以光斑直径也减小了，
可是由于反射光量减少，输出功率也就变低了？

或者以后可以把泵浦激发光源作成细长圆筒状，
再把受激发的激光晶体细长棒插进去，或许激光的效率和质量会好一点？
如果追求的是高功率，当然还是腔体短粗一点好了？
发散角和光斑大一点还可以聚焦，

不过只靠光泵浦激发总觉得不如电和光一起激发好，
电子流碰撞激发具有很强的方向性，
而光泵浦激发的方向性就只有靠反射镜腔来选择、反馈了？
所以腔长一长，就会浪费不少激发能量？

zemax

泵浦体积形象得说，就是泵浦光在激光晶体上得空间分布。
现在为了获得较好得转换效率和好得光束质量，泵浦光一般都要经过整形以后再耦合
进激光晶体。
固体激光晶体对泵浦吸收得上限一般是很高得，可能都超过了晶体得破坏阈值，所以一般可以不考虑泵浦吸收的饱和问题。在高功率得固体激光器中，最严重得问题就是晶体得热效应对激光运转得影响。

hechao123

同意,其实是一个泵浦光分布与模式交叠的问题