2-3激光器的工作原理-增益系数与增益饱和

上一页回首页下一页回末页回目录第二章连续激光器的原理§2.3增益系数与增益饱和一、小讯号增益系数与介质的线型函数1.增益系数hfcnBG)(21小讯号时的增益系数：hfcBnG)(2100由于值很大，线宽，所以可以用代替上式中的，即：0hh02100)(hfcBnG上式说明小讯号的G与光强无关，仅为频率的函数，且与有近似的变化规律。如图（2.5.2）所示。)(f图（2.5.2）均匀增宽型小讯号增益曲线)(00G)(0G)(0G)(f02.对均匀增宽型介质有：2)()2()(2)(0220ff0210002hcBnG）（则上式表明中心频率处的与线宽成反比，如何解释？）（00G上一页回首页下一页回末页回目录第二章连续激光器的原理§2.3增益系数与增益饱和3.对非均匀增宽型介质（如多普勒增宽型）有：21021000)2ln(2)(hcBnGDD三、均匀增宽型介质的增益饱和1.当光强为I、频率为的准单色光进入增益介质，其增益系数为：)()(1)()()()(1)()(00210021ffIIGfhcBffIInhfcnBGss其中为介质谱线的中心频率，为被放大的光波频率02.增益饱和上一页回首页下一页回末页回目录第二章连续激光器的原理§2.3增益系数与增益饱和03.对饱和增益分三种情况讨论（一）介质对频率为、光强为I的光波的增益系数介质对此光波的增益系数为：ssIIGffIIGG1)()()(1)()(0000000增益饱和的物理解释饱和光强Is：是激光工作物质的一个重要参量。（二）介质对频率为、光强为I的光波的增益系数此时均匀介质对光波的增益系数为：220022000)2)(1()()(])2()[()()(1)()(ssIIGffIIGG)()2)(1()()2(002202GIIshfcnBG)()(21上一页回首页下一页回末页回目录第二章连续激光器的原理§2.3增益系数与增益饱和上表为各频率光波的光强均为饱和光强时增益系数与频率的关系。很明显介质对频率为的光波的增益系数值最大，该光波的增益饱和作用也最大。同样，当0210sII时，介质对光波的增益作用以及光波对介质的增益饱和作用都很微弱。今后我们讨论介质对光波的增益作用以及光波对介质的增益饱和作用都是对频率在212100ssIIII上一页回首页下一页回末页回目录第二章连续激光器的原理§2.3增益系数与增益饱和（三）在频率为、光强为I的强光作用下的增益介质对另一小讯号的增益系数0在腔内传播着频率为、强度为I的光波时，介质中E2上能级上的粒子数密度在I的激励下大大减少为：sIInn10)(i则此时介质对光波的增益系数也下降为：)(isIIGG1)()(0对于均匀增宽型介质来说，在光强I的作用下，介质的光谱线型不变、线宽不变、增益系数随频率的分布也不变，它仅仅使增益系数在整个线宽范围内下降同样的倍数)1(sII