激光器中諧振腔和高斯光束
激光器的諧振腔和高斯光束之間存在相互作用。諧振器中的反射鏡或反射表面決定了激光的模式(即高斯光束的形狀和參數)。在激光器設計和優化過程中，為了獲得理想的激光輸出，通常需要仔細調節和控制諧振腔和高斯光束。這里簡單介紹一下激光器中的諧振腔和高斯光束，這是兩個密切相關的概念。
1. 諧振腔：在激光器中，諧振腔是一個重要的組成部分。它由兩個平行的反射鏡或反射面組成，形成一個封閉的腔體。在諧振腔中，電子從一個能級激發到更高能級，然后跳回到較低能級并釋放光子。這些光子在諧振腔內來回反彈，與電子相互作用形成增益。當增益超過吸收、散射等引起的損耗時，就會產生激光。
2. 高斯光束：在激光器中，高斯光束是一種特定的激光模式。它描述了光束的橫向電場分布，是所有激光輸出的基本模式。高斯光束的電場分布在截面上呈現高斯分布，即中部最大，向兩側逐漸減小。高斯光束的參數包括光束寬度、瑞利距離和Bowtie形狀等。這些參數對于激光加工和測量應用非常重要。
延伸閱讀：
一.在激光器中，諧振腔主要功能包括：
1.模式選擇：諧振腔允許特定的光場分布模式在其中來回反射，并通過干涉增強這些模式的強度。對于高斯光束，TEM 00模式是最基本、最低階的橫模。它具有最小的光束直徑和最高的空間相干性。當沒有外部干擾時，激光器通常優先在諧振腔中形成這種模式 。
2.增益飽和和放大：在激光工作材料內部，泵浦源提供的能量使原子或分子達到激發態，當這些粒子在諧振腔內反向分布下通過受激發射過程釋放能量時，滿足特定的頻率、方向、模式調節的光子在來回穿過增益介質時被連續放大。
3.單模或多模操作：設計合適的腔長和鏡面曲率可以控制腔內可以穩定存在的模式數量。理想的單模激光器只支持TEM 00模式穩定存在，發射高斯光束;而多模激光器可以同時支持多個橫模，每個模式都是獨立的高斯光束，但可能有不同的腰帶尺寸和發散角。
4.提高相干性：通過限制腔內激光模式的數量，可以顯著提高激光的相干性，這對于許多精密應用至關重要。
二.高斯光束是一種理想的光束模型，具有以下特點：
1.光斑中心的強度最高。
2.隨著距光斑中心距離的增加，光強度呈指數衰減。
3.其傳播特性可以用高斯光束傳輸方程描述，包括束腰位置、束腰寬度、遠場發散角等參數。
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