激光器中谐振腔和高斯光束
激光器的谐振腔和高斯光束之间存在相互作用。谐振器中的反射镜或反射表面决定了激光的模式(即高斯光束的形状和参数)。在激光器设计和优化过程中,为了获得理想的激光输出,通常需要仔细调节和控制谐振腔和高斯光束。这里简单介绍一下激光器中的谐振腔和高斯光束,这是两个密切相关的概念。
1. 谐振腔:在激光器中,谐振腔是一个重要的组成部分。它由两个平行的反射镜或反射面组成,形成一个封闭的腔体。在谐振腔中,电子从一个能级激发到更高能级,然后跳回到较低能级并释放光子。这些光子在谐振腔内来回反弹,与电子相互作用形成增益。当增益超过吸收、散射等引起的损耗时,就会产生激光。
2. 高斯光束:在激光器中,高斯光束是一种特定的激光模式。它描述了光束的横向电场分布,是所有激光输出的基本模式。高斯光束的电场分布在截面上呈现高斯分布,即中部最大,向两侧逐渐减小。高斯光束的参数包括光束宽度、瑞利距离和Bowtie形状等。这些参数对于激光加工和测量应用非常重要。
延伸阅读:
一.在激光器中,谐振腔主要功能包括:
1.模式选择:谐振腔允许特定的光场分布模式在其中来回反射,并通过干涉增强这些模式的强度。对于高斯光束,TEM 00模式是最基本、最低阶的横模。它具有最小的光束直径和最高的空间相干性。当没有外部干扰时,激光器通常优先在谐振腔中形成这种模式 。
2.增益饱和和放大:在激光工作材料内部,泵浦源提供的能量使原子或分子达到激发态,当这些粒子在谐振腔内反向分布下通过受激发射过程释放能量时,满足特定的频率、方向、模式调节的光子在来回穿过增益介质时被连续放大。
3.单模或多模操作:设计合适的腔长和镜面曲率可以控制腔内可以稳定存在的模式数量。理想的单模激光器只支持TEM 00模式稳定存在,发射高斯光束;而多模激光器可以同时支持多个横模,每个模式都是独立的高斯光束,但可能有不同的腰带尺寸和发散角。
4.提高相干性:通过限制腔内激光模式的数量,可以显着提高激光的相干性,这对于许多精密应用至关重要。
二.高斯光束是一种理想的光束模型,具有以下特点:
1.光斑中心的强度最高。
2.随着距光斑中心距离的增加,光强度呈指数衰减。
3.其传播特性可以用高斯光束传输方程描述,包括束腰位置、束腰宽度、远场发散角等参数。
-
激光焊接质量缺陷的系统性分析与工程化解决方案
激光焊接作为高能量密度精密加工技术,在高端制造领域的应用日益广泛。然而,焊接过程中多因素耦合作用易导致质量缺陷,影响产品可靠性与生产效率。本文基于激光焊接工艺特性,从工艺参数、材料特性、设备系统及环境控制等维度,系统剖析焊接不良成因,并提出工程化解决方案,为构建高品质激光焊接生产体系提供理论与实践参考。
2025-06-13
-
五轴精密零件加工中热变形控制的关键技术研究
在航空航天、医疗器械及高端装备制造领域,五轴精密零件的加工精度直接影响产品性能。热变形作为导致加工误差的主要因素之一,其控制技术已成为精密制造领域的研究重点。本文基于热传导理论与切削工艺原理,系统分析五轴加工中热变形的产生机理,从切削参数优化、刀具系统设计、冷却系统构建、环境控制及智能监测五个维度,提出全流程热变形控制策略,为高精密零件加工提供理论与实践参考。
2025-06-13
-
高功率绿光光纤激光器技术原理研究及工程挑战探讨
在精密激光加工领域,随着铜、铝等高反金属材料在电子器件制造、新能源电池焊接及增材制造等场景的广泛应用,高功率绿光光纤激光器的技术研发已成为国际前沿课题。这类材料对1064nm近红外波段激光的吸收率通常低于5%,而对532nm绿光波段的吸收率可达40%以上。这一特性不仅促使加工能效显著提升,更能通过减少飞溅、稳定熔池等优势,满足精密制造对加工质量的严苛要求。基于此,高功率绿光光纤激光器的技术体系构建与工程化突破,正成为推动激光加工技术升级的关键方向。
2025-06-13
-
光谱滤波如何调控光纤激光器中的两类特殊光脉冲共存
在超快激光研究领域,锁模光纤激光器就像一个精密的"光学实验室",能帮助科学家探索光脉冲的复杂变化。近期,西北大学研究团队有了新发现:他们通过光谱滤波技术,首次实现了类噪声脉冲和耗散孤子这两种特性迥异的光脉冲在光纤激光器中稳定共存,并且能灵活调节它们的波长间隔。这项成果为开发多功能激光光源提供了新思路,相关研究发表在《APLPhotonics》期刊上。
2025-06-13