题目
R1 R2-|||-L由凸面镜和凹面镜组成的球面腔,如图。凸面镜的曲率半径为2m,凹面镜的曲率半径为3m,腔长为1.5m。发光波长600nm。(1)判断此腔的稳定性;(2)求出等价共焦腔的焦距f;束腰大小w及束腰位置;(3)求出距凸面镜右侧5.125米处的束腰大小w及波面曲率半径R;
由凸面镜和凹面镜组成的球面腔,如图。凸面镜的曲率半径为2m,凹面镜的曲率半径为3m,腔长为1.5m。发光波长600nm。
(1)判断此腔的稳定性;
(2)求出等价共焦腔的焦距f;束腰大小w及束腰位置;
(3)求出距凸面镜右侧5.125米处的束腰大小w及波面曲率半径R;
题目解答
答案
解: (1) 激光腔稳定条件

此腔为稳定腔。
(2) 
得, f = 0. 9922≈1m
m
即束腰位置距R1 右侧1.125m

(3) 距凸透镜右侧5.125米处,经计算为距束腰4米处。


解析
步骤 1:判断腔的稳定性
根据激光腔的稳定性条件,需要计算 $(1-\dfrac {L}{{R}_{1}})(1-\dfrac {L}{{R}_{2}})$ 的值,其中 $L$ 为腔长,${R}_{1}$ 和 ${R}_{2}$ 分别为凸面镜和凹面镜的曲率半径。如果该值小于1,则腔是稳定的。
步骤 2:计算等价共焦腔的焦距f
根据腔的稳定性条件,可以计算出等价共焦腔的焦距 $f$。焦距 $f$ 可以通过公式 $f^2 = (R_1 - L)(R_2 - L)$ 计算得出。
步骤 3:计算束腰大小w及束腰位置
束腰大小 $w$ 可以通过公式 ${\omega }_{0}=\sqrt {\dfrac {f\lambda }{\pi }}$ 计算得出,其中 $\lambda$ 为发光波长。束腰位置可以通过计算得出。
步骤 4:计算距凸面镜右侧5.125米处的束腰大小w及波面曲率半径R
根据腔的几何关系,可以计算出距凸面镜右侧5.125米处的束腰大小 $w$ 和波面曲率半径 $R$。
根据激光腔的稳定性条件,需要计算 $(1-\dfrac {L}{{R}_{1}})(1-\dfrac {L}{{R}_{2}})$ 的值,其中 $L$ 为腔长,${R}_{1}$ 和 ${R}_{2}$ 分别为凸面镜和凹面镜的曲率半径。如果该值小于1,则腔是稳定的。
步骤 2:计算等价共焦腔的焦距f
根据腔的稳定性条件,可以计算出等价共焦腔的焦距 $f$。焦距 $f$ 可以通过公式 $f^2 = (R_1 - L)(R_2 - L)$ 计算得出。
步骤 3:计算束腰大小w及束腰位置
束腰大小 $w$ 可以通过公式 ${\omega }_{0}=\sqrt {\dfrac {f\lambda }{\pi }}$ 计算得出,其中 $\lambda$ 为发光波长。束腰位置可以通过计算得出。
步骤 4:计算距凸面镜右侧5.125米处的束腰大小w及波面曲率半径R
根据腔的几何关系,可以计算出距凸面镜右侧5.125米处的束腰大小 $w$ 和波面曲率半径 $R$。