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激光器-稳定球面腔与共焦腔的关系
激光器-稳定球面腔与共焦腔的关系
1、以共焦腔任意两个等相位面为反射镜组成的谐振腔是稳定腔
已知共焦参数f，任意取两个等相位面坐标z1、z2。
则两镜面曲率半径及腔长分别为：
考虑：
注意
推导中应注意对反射镜曲率的符号定义：凹面镜 R>0，凸面镜 R<0。
2、任意一个稳定腔都存在一个等价共焦腔
关键问题：已知 R1 , R2 , L 如何求出等价共焦腔位置及 f 值
当
R1>L R2>L
①
②
R1L
R1<０,R2>L R1+R2③
④
只要R1、R2、L满足稳定性条件时，
讨论：
(a)平凹腔
证：
R
0
L
z
(b)对称双凹腔
R
0
z
-
R
证：
(1)平凹腔
二、基模特征
1、镜面光斑半径
证：
R
0
L
z
(2)对称双凹腔
证：
R
0
z
-
R
2、模体积
模体积－模式在腔内所扩展的空间范围 ～输出功率
w0s
稳定球面腔基模体积
的估算公式：
对称双凹腔：
平凹腔：
L
2ws
L
2ws2
对称共焦腔的基模体积：
3、远场发散角q ——光束方向性
对于稳定球面腔，可由发散角的定义求得：
共焦腔：
例1：双凹腔两反射镜面曲率半径分别为R1=58 cm、R2=50cm，腔长L=60cm, 求等价共焦腔的焦参数，并在图中标出其大约的位置。
解：
将z2=z1+60代入可求出
z1=-50cm
z2=60-50=10cm
f2=50z2-z22=50 10-102=400
f=20cm
R1
R2
例2：由曲率半径大小分别为R1=2.5m、R2=2m 凹、凸两个球面反射镜彼此相距L=1m 组成谐振腔，求：(1)腰斑半径与腰位置。(2)两镜面光斑半径。(3)模体积。(4)远场发散角。 （光波长为 =3.14 m）
R1
R2
解：
(1)
腰位置在R2镜右侧，距离R2镜1m。

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