驻波谐振器 Standing-wave resonators

2022-11-10 11:02:06 浏览:325

定义

带两个端镜的光学谐振器。

图1:线性光学谐振器(顶部)和环形谐振器(底部)的示例。

光学谐振器可以由两个或多个反射镜以及可能的其他光学元件制成。 其中一些是驻波谐振器,也称为线性谐振器,其中光以法向入射反射在两个端镜上。 其结果是,由两个反向传播的光波形成的驻波(见图2)在谐振器内形成(至少在光线仅处于一种谐振器模式下的简单情况下)。 这与环形谐振器的情况相反,在环形谐振器中,驻波可能只发生在镜子附近:在那里,辐射以非正常入射反射,导致入射波和反射波之间的空间重叠仅在有限的体积内。

线性谐振器的谐振器模式始终完全垂直于端镜;如果这样的谐振器有些未对准,则模式会调整其位置,例如仍然保持该状态。

如果线性谐振器仅由两个镜子制成,它也可以称为法布里-佩罗谐振器(→法布里-佩罗干涉仪)。

驻波谐振器不仅可以通过块状组件实现,还可以通过光纤实现。

在驻波的发生无关的情况下,线性谐振器一词更为常见。 线性谐振器通常比环形谐振器更受欢迎,因为它们通常更易于构建和对准。

稳定区

用自由空间光学器件(即不带波导)制成的光学谐振器可以具有稳定区,在稳定区之外它是一个不稳定的谐振器。 虽然环形谐振器只能有一个稳定区,但线性谐振器通常有两个稳定区。

驻波模式

线性谐振器中不一定会出现驻波模式!

如果腔内光分布在多个谐振器模式下,则光强度的驻波模式可以在很大程度上被洗掉,因为每种模式的空间模式略有不同。 此外,极化效应可能导致这样的结果;这有时被扭曲模式技术所利用。

如果光通过线性谐振器的端镜(具有一定的透射率)注入,则该光的一部分会反射回来,与入射波完全空间重叠。 线性谐振器的这种特性有时是不利的,例如,当激光对背反射光敏感时。 因此,例如,模净化腔通常被制成环形谐振器,其中反射光束很容易与入射光束分离。

图2:线性谐振器中的驻波模式。实际上,与谐振器尺寸(微谐振器除外)相比,驻波周期通常要小得多,因为光波长太短了。

在某些情况下,线性谐振器中的驻波与应用相关。 例如,线性激光谐振器中的驻波效应会导致空间空穴燃烧,这使得实现窄线宽激光器的单频操作变得困难。 这里,激光增益介质(例如激光晶体)中的增益饱和度由驻波模式决定,而不是均匀分布在介质中。 因此,激光模式的增益比任何竞争模式的增益都更饱和,因此受到青睐。

基础光学

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