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## ON THE LINEWIDTH OF LASERS

FANG LI-ZHI, LUO YI-ZU
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• #### 摘要

本文从描述光激射器工作的基本方程出发,讨论了光激射器光束线宽的“短期”(short-time)部分。通常都以下式描写这部分线宽:△vs=(8πhv(△v′)2)/P,(1)其中△v′是谐振腔电磁模的半宽度;v为光束频率;P为输出功率。我们的主要结论可以归结为以下三点:(1)线宽主要是由与电磁模耦合的耗散体系引起的,与分子耦合的耗散体系的贡献是可以忽略的;(2)在单模近似下,只要分子的线宽比电磁模的线宽大得多,则(1)式是正确的;(3)如果多模谐振腔中激发模与其他模之间的相互作用是强的,则式(1)将被推广为 △vs=(8πhv(△v′)2)/P+(4hv(△v′))/P somefromn=(λ′≠λ)(rλλ′2/(rλ′),(2) 其中rλλ′是相关弛豫系数;rλ′是模λ′的线宽。在某些情况下,式(2)中第二项可以比其第一项还大。所以,这可能是目前关于线宽的实验结果与由式(1)计算结果不相符合的原因之一。

#### Abstract

In this paper, the "short-time" part of the linewidth of a laser beam has been considered with the fundamental equations which describe the behaviours of lasers. This linewidth is described usually by △vs=(8πhv(△v′)2)/P, (1) here △v′ is the half-width of the electromagnetic mode of cavity, v the beam frequency, and P the output power. The main results can be summarized in the following way: (1) The linewidth is raised mainly from the dissipative system coupled to the electromagnetic mode, and the contribution of the dissipative system coupled to the molecules is negligible. (2) In the single-mode approximation formula (1) is correct, only if 1/T2?1/(2π)△v′,1/T2 being the homogeneous linewidth of molecules. (3) If the inter-actions between the exciting mode and other modes in the multimode cavity are strong, then formula (1) will be generalized to the following: △vs=(8πhv(△v′)2)/P+(4hv(△v′))/P somefromn=(λ′≠λ)(rλλ′2/(rλ′),(2) here γλλ′ is the correlative relaxation coefficient and γλ′ is the half-width of mode λ′. In certain case the second term in formula (2) may be much larger than its first term. Therefore, it is one of reasons for the disagreement between the experimental results about the linewidth and the prediction from formula (1).

#### 参考文献

 [1]

#### 施引文献

•  [1]
•  [1] 徐宇轩, 姚泰宇, 邓莉, 陈诗枚, 徐辰尧, 唐文轩. 薄膜微盘激射性质. 物理学报, 2024, 73(8): 084201. doi: 10.7498/aps.73.20231754 [2] 刘雅坤, 王小林, 粟荣涛, 马鹏飞, 张汉伟, 周朴, 司磊. 相位调制信号对窄线宽光纤放大器线宽特性和受激布里渊散射阈值的影响. 物理学报, 2017, 66(23): 234203. doi: 10.7498/aps.66.234203 [3] 孙波, 吴加贵, 王顺天, 吴正茂, 夏光琼. 基于平行偏振光注入的1550nm波段垂直腔表面发射激光器获取窄线宽光子微波的理论和实验研究. 物理学报, 2016, 65(1): 014207. doi: 10.7498/aps.65.014207 [4] 张振清, 路海, 王少华, 魏泽勇, 江海涛, 李云辉. 平面金属等离激元美特材料对光学Tamm态及相关激射行为的增强作用. 物理学报, 2015, 64(11): 114202. doi: 10.7498/aps.64.114202 [5] 焦东东, 高静, 刘杰, 邓雪, 许冠军, 陈玖朋, 董瑞芳, 刘涛, 张首刚. 用于光频传递的通信波段窄线宽激光器研制及应用. 物理学报, 2015, 64(19): 190601. doi: 10.7498/aps.64.190601 [6] 毛嵩, 吴正茂, 樊利, 杨海波, 赵茂戎, 夏光琼. 基于次谐波调制光注入半导体激光器获取窄线宽微波信号的实验研究. 物理学报, 2014, 63(24): 244204. doi: 10.7498/aps.63.244204 [7] 林晓东, 邓涛, 解宜原, 吴加贵, 陈建国, 吴正茂, 夏光琼. 基于光注入半导体激光器单周期振荡的光子微波产生及全光线宽窄化. 物理学报, 2012, 61(19): 194212. doi: 10.7498/aps.61.194212 [8] 袁都奇. 原子激射器的空间有效增益范围. 物理学报, 2010, 59(8): 5271-5275. doi: 10.7498/aps.59.5271 [9] 罗绍均, 郭文刚, 杨秀峰, 吕福云, 吕 超. 基于激光器激射特性的新型应变传感系统. 物理学报, 2006, 55(4): 1889-1893. doi: 10.7498/aps.55.1889 [10] 陈雁萍, 王传兵, 周国成. 损失锥-束流分布电子驱动的回旋激射不稳定性. 物理学报, 2005, 54(7): 3221-3227. doi: 10.7498/aps.54.3221 [11] 孙 涛, 黄锦圣, 张伟力, 柴 路, 王清月, 王克伦. ZnO粉末中无序激射现象时间分辨的研究. 物理学报, 2003, 52(9): 2127-2130. doi: 10.7498/aps.52.2127 [12] 吴曙东, 陈爱喜, 金丽霞. 微波激射器注入原子的反转特性. 物理学报, 2003, 52(7): 1630-1634. doi: 10.7498/aps.52.1630 [13] 吴曙东, 曲照军, 詹志明, 金丽霞. 含克尔介质微波激射器的原子辐射率. 物理学报, 2001, 50(10): 1925-1929. doi: 10.7498/aps.50.1925 [14] 李福利. 腔损对单原子微激射器中产生稳定四阶与振幅平方压缩态的影响. 物理学报, 1996, 45(4): 563-572. doi: 10.7498/aps.45.563 [15] 邓金泉, 安绍锋, 刘金庭, 谭永芳. 强光谱灯抽运87Rb激射器. 物理学报, 1993, 42(11): 1774-1778. doi: 10.7498/aps.42.1774 [16] 向渊海, 朱熙文, 邓金泉, 谭永芳. 铷激射器频率的光强和温度效应研究. 物理学报, 1991, 40(5): 726-730. doi: 10.7498/aps.40.726 [17] 李福利. 利用单光子微激射器产生强压缩腔场的理论研究. 物理学报, 1990, 39(11): 1721-1729. doi: 10.7498/aps.39.1721 [18] 张培锟, 續竞存. 关于半导体光激射器工作电流范围的分析. 物理学报, 1966, 22(8): 930-944. doi: 10.7498/aps.22.930 [19] 李铁城, 朱振和. 光的受激放大. 物理学报, 1965, 21(6): 1276-1292. doi: 10.7498/aps.21.1276 [20] 李铁城, 霍裕平. Raman光激射器. 物理学报, 1965, 21(12): 1933-1950. doi: 10.7498/aps.21.1933
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##### 出版历程
• 收稿日期:  1964-04-01
• 刊出日期:  2005-08-05

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