本章内容提要 光腔理论的一般问题 ·光腔的作用:模式选择、提供轴向光波模的反馈 构成、分类:开放式光腔和波导腔;稳定腔、非稳 腔和临界腔 模式的概念 模式:通常将光学谐振腔内可能存在的电磁波的 本征态称为腔的模式。腔的模式也就是腔内可区分 的光子的状态。一旦给定了腔的具体结构,则其中 振荡模的特征也就随之确定下来了
一、光腔理论的一般问题 • 光腔的作用：模式选择、提供轴向光波模的反馈 构成、分类：开放式光腔和波导腔；稳定腔、非稳 腔和临界腔 • 模式的概念 模式：通常将光学谐振腔内可能存在的电磁波的 本征态称为腔的模式。腔的模式也就是腔内可区分 的光子的状态。一旦给定了腔的具体结构，则其中 振荡模的特征也就随之确定下来了。 本章内容提要
模的基本特征 (1)电磁场空间分布 (2)模的谐振频率; (3)在腔内往返一次经受的相对功率损耗; (4)与该模相对应的激光束的发散角 纵模:通常将由整数q所表征的腔内纵向光场的分 布称为腔的纵模,不同的q相应于不同的纵模;达到 谐振时,腔的光学长度应为半波长的整数倍,腔的 谐振频率是分立的,纵模间隔与q无关 光腔的损耗 损耗类型:选择性损耗(?)与非选择损耗(?) 损耗参数:平均单程损耗因子、光子在无源腔内的 平均寿命、线宽、无源谐振腔的品质因数
模的基本特征： （1）电磁场空间分布 （2）模的谐振频率； （3）在腔内往返一次经受的相对功率损耗； （4）与该模相对应的激光束的发散角 纵模：通常将由整数q所表征的腔内纵向光场的分 布称为腔的纵模，不同的q相应于不同的纵模；达到 谐振时，腔的光学长度应为半波长的整数倍，腔的 谐振频率是分立的，纵模间隔与q无关 • 光腔的损耗 损耗类型：选择性损耗（？）与非选择损耗（？） 损耗参数：平均单程损耗因子、光子在无源腔内的 平均寿命、线宽、无源谐振腔的品质因数
共轴球面腔的稳定性条件 腔内光线往返传播的矩阵表示: 腔内任一傍轴光线在某一给定的横截面内都可以由 两个坐标参数来表征:光线离轴线的距离r、光线与 轴线的夹角 光线在自由空间行进距离L时所引起的坐标变换为T 球面镜对傍轴光线的变换矩阵为T ·共轴球面腔的稳定性条件: 对于复杂开腔,稳定性条件为:-1<2(4+D)<1 对简单共轴球面腔,稳定性条件为: ·稳区图 R R2 g1=82=0
二、共轴球面腔的稳定性条件 • 腔内光线往返传播的矩阵表示： 腔内任一傍轴光线在某一给定的横截面内都可以由 两个坐标参数来表征：光线离轴线的距离r、光线与 轴线的夹角。 光线在自由空间行进距离L时所引起的坐标变换为TL 球面镜对傍轴光线的变换矩阵为TR • 共轴球面腔的稳定性条件： 对于复杂开腔，稳定性条件为： 对简单共轴球面腔，稳定性条件为： • 稳区图 1 1 ( ) 1 2 − + A D 1 2 0 (1 )(1 ) 1 L L R R − − g1=g2=0