Optical fiber 第五节光学谐振腔 communication 12021/2/19 光学谐振腔对光波进行选频,反馈,放大,例如在激光器中。光 学谐振强有各种形式。F-P腔是最简单的一种。实际 Laser所用的 光学谐振腔要比F-P腔复杂,对实际的谐振腔进行严格的分析是十 分困难的,下面采取两种近似方法,均匀平面波近似和金属闭合腔 近似。 一均匀平面浪近似 由于光浪波长极短,故光学谐振腔的尺寸-般远大于波长,这是 光学谐振腔与微波谐振腔的基本区别之一,在这种情况下可假定腔 肉电磁波是均匀平面浪,并认为他平行腔的轴线传播,即认为垂直 端面反射镜入射的,这种分析方法实际上是把上述光学腔看作一个 简单的F-P腔,实际情况当然不是这样简单,但这样的假设可为我 们提供一个关于腔中模式的粗糙的,然而很有用的图像
1-1 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 第五节 光学谐振腔 光学谐振腔对光波进行选频，反馈，放大，例如在激光器中。光 学谐振强有各种形式。F-P腔是最简单的一种。实际Laser 所用的 光学谐振腔要比F-P腔复杂，对实际的谐振腔进行严格的分析是十 分困难的，下面采取两种近似方法，均匀平面波近似和金属闭合腔 近似。 一.均匀平面波近似 由于光波波长极短，故光学谐振腔的尺寸一般远大于波长，这是 光学谐振腔与微波谐振腔的基本区别之一，在这种情况下可假定腔 肉电磁波是均匀平面波，并认为他平行腔的轴线传播，即认为垂直 端面反射镜入射的，这种分析方法实际上是把上述光学腔看作一个 简单的F-P腔，实际情况当然不是这样简单，但这样的假设可为我 们提供一个关于腔中模式的粗糙的，然而很有用的图像
Optical fiber communication A.谐振频率与谐振波长 2nq为模指数 and q B.纵模 L=qλoq/2n=λqq/2λq介质中浪长在谐振情况下,腔长是介质 中波长的整数倍,(q个半驻波,对应与不同的q值,得到不同的纵 向分布,形成不同的腔的模式。由于这种场分布发生在场的纵向 所以称为纵模。 纵模频率间隔Δfq=c/(2n等间隔的
1-2 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications A. 谐振频率与谐振波长 q nl o q q nl o q fo q 2 2 ＝ 为模指数 = B .纵模 L=qoq/2n= qq/2 q 介质中波长在谐振情况下，腔长是介质 中波长的整数倍，（q个半驻波，对应与不同的q值，得到不同的纵 向分布，形成不同的腔的模式。由于这种场分布发生在场的纵向， 所以称为纵模。 纵模频率间隔 fq=c/(2nl)等间隔的
Optical fiber communication 金属闭腔近似(理想导体近似) 介质光学谐振腔与具有理想导电壁的金属谐振腔有类似之处。金 属腔各壁的反射系数都为1,电磁浪在理想导体界面处发生全发射 介质腔两端的全反膜有接近1的反射系数,光在这里产生全发射 另外由于光学腔的折射指数较高,因此在侧面上很容易发生全反射。 如果只注意那些与腔的轴线夹角不大,以致在侧面上的入射角大于 临界角的光束是,则腔的侧面也可以当作闭合的金属腔来近似处理 矩形谐振腔的尺寸ab,L,在矩形腔中有一序列互相兼并的TE及 TM振荡模式,眢模式有自己的场分布,谐振频率及传播方向
1-3 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 二 .金属闭腔近似（理想导体近似） 介质光学谐振腔与具有理想导电壁的金属谐振腔有类似之处。金 属腔各壁的反射系数都为1，电磁波在理想导体界面处发生全发射， 介质腔两端的全反膜有接近1的反射系数，光在这里产生全发射， 另外由于光学腔的折射指数较高，因此在侧面上很容易发生全反射。 如果只注意那些与腔的轴线夹角不大，以致在侧面上的入射角大于 临界角的光束是，则腔的侧面也可以当作闭合的金属腔来近似处理。 矩形谐振腔的尺寸a,b,L, 在矩形腔中有一序列互相兼并的TE及 TM振荡模式，各模式有自己的场分布，谐振频率及传播方向
Optical fiber communication 42021/2/19 是
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Optical fiber communication 1传播方向 k=√(k2+k2+k2平面波色散方程 kx=kcos a cos a= ky=kcosB cos B=ky kx=kcos y cosy= k x
1 - 5 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 1 .传播方向 x kz x x ky y x kx x x y k k k k k k k k k k z = = = = = = = + + cos cos cos cos cos cos ( 2 2 2 平面波色散方程