最佳耦合[電工學領域]

耦合電路在復諧振、全諧振時的耦合，叫最佳耦合。這時次級迴路的電流達到可能達到的最大值。其諧振曲線的峰值比l臨界耦合時低一些，

若全諧振耦合電路初次級迴路的品質因數相等(Q1=Q2)，則最佳耦合成為臨界耦合。這時諧振曲線處在由單峰向雙峰過渡的狀態，因此頂部比較平坦，邊緣比較陡，故濾波性能更好。

復簡諧

圖1

最佳耦合[電工學領域]

在如圖1所示互感耦合電路中，調節任一個迴路的電抗(如調C1或C2)、電路之間的耦合(調M)，使次級迴路電流達到可能達到的最大值，其最大值 ，這種讓一個迴路諧振並選擇最佳耦合的調諧叫做復諧振。

全諧振

圖2

最佳耦合[電工學領域]

調節初次級迴路的電抗(調C1和C2)，及初次級間的耦合(調M)，使次級迴路電流達到可能達到的最大值，其最大值 。這種將兩迴路都調諧到信號頻率，而且選擇了最佳耦合的調諧叫做全諧振。

耦合電路

兩個或兩個以上的迴路構成一個網路時，其中某一電路中電流或電壓發生變化，能影響到其它電路也發生類似變化。這種網路叫做耦合電路。實現耦合的條件是，電路彼此之間具有公共阻抗，通過這個公共阻抗將能量從一個迴路傳輸到另一個迴路。根據公共阻抗的性質不同分為：電阻耦合，電容耦合，電感耦合，互感耦合等多種耦合方式。如果初、次級都是由電感電容並聯組成的振盪迴路稱為雙調諧耦合電路；如果初、次級
只有一個迴路是由電感電容組成的振盪迴路，稱為單調諧耦合電路。

諧振

在由電感和電容所組成的電路中，在外加激勵源的作用下將激起振盪。調節電感或電容值，或改變激勵源的頻率可使得激勵電壓和電路電流同相。這個情況稱為諧振。在諧振時，電路呈現一純電阻，且振盪最強。、

最佳耦合電路是在復諧振、全諧振時候的電路。

最佳耦合曲線

電感耦合迴路，耦合鬆了成雙峰諧振曲線，耦合緊了成單峰窄頻帶諧振曲線，耦合適中才成最佳耦合諧振曲線，放大量和頻帶都比較合適，輸出功率最大，中頻放大器迴路往往採用三級參差調諧效果最好。在無線電系統中，由整體到單機，由單機到元件，幾乎隨處都可以看到三極對立統一的客觀存在。

雷射器的閾值和最佳耦合輸出

當外加激勵的能源功率(光能源或電能源)超過某一臨界值時，雷射物質中的粒子數反轉達到了一定程度，雷射器才能克服光諧振腔內的損耗而產生雷射，此臨界值就稱為雷射器的閾值。閾值可以有能量閾值、功率閾值，電流閾值等名稱。

當外加激勵能源達到閾值時，單位體積內雷射物質的高能級原子數與低能級原子數之差，稱作閾值反轉密度。

一般多能級系統的閾值密度要低些。例如：二能級系統的雷射物質，很難達到粒子數反轉；三能級系統的(如紅寶石雷射器)達到閾值時，所需要的高能級的原子數比四能級系統(如釹玻璃雷射器，摻釹釔鋁石榴石雷射器等)達到閾值時所需要的高能級原子數高得多。圖2表示了幾種固體雷射器的閾值反轉密度的典型數據。

圖2

在實際使用中，外加激勵源剛達到閾值時，雖有雷射輸出，但很弱，一般總是在高於閾值水平上工作。我們希望閾值越小越好，因為閾值小，所要求的外加激勵的能源就小，雷射器件本身發熱就少，把其它能量轉為光能的效率就高，容易產生連續振盪。在長距離通信中，中繼器中所用雷射器的遠供電源也容易解決，這是具有重要意義的。

最佳耦合[電工學領域]

製作雷射器要求有較大的雷射功率輸出。以兩平行平面鏡組成的諧振腔為例來說，就需要減小部分透射鏡M2的反射率R2，以求射出M2反射鏡的雷射強些。但因 ，這樣Q值就要減小，相當於腔內光損耗增大。當光損耗超過光的增益時，腔內雷射振盪就會衰減到零，而停止振盪。所以在雷射器的諧振腔中存在著最佳耦合輸出的問題。也就是在兩反射鏡所組成的雷射器中，部分反射鏡M2的反射率R2有一個最佳值的選擇問題，這可以在製作雷射器時，通過實驗來確定。

光泵閾值和最佳耦合

重複頻率的脈衝器件一般是高增益、低反饋的器件，光泵閾值和最佳耦合要求不太嚴格。而連續固體器件一般是低增益、高反饋的器件，因而光泵閾值和最佳耦合的要求比一般脈衝器件的要求較嚴格。這也是連續固體器件和重複頻率脈衝器件的一個差別。因此在雷射器的設計上這一點應該分別考慮。對於重複頻率脈衝器件，前面討論過的脈衝器件設計原理，原則上都可適用，我們不再敘述了。這一節我們想著重於固體連續器件的特點，結合實例討論其光泵閾值和最佳耦合問題，並導出用實驗來判斷雷射材料優劣的方法和判據。

一般固體雷射器的效率都是低的，高重複頻率和連續器件也不例外。以優質釔鋁石榴石晶體為例，它所能達到的總體效率也不過百分之二、三。氪弧燈的電光轉換效能約40%，經聚光器反射又損失一部分，而在整個發光譜中只有一小部分被釔鋁石榴石吸收，轉化為我們所需要的螢光。從氪燈輸入的電能轉換為摻釹釔鋁石榴石的1.064微米螢光的效能僅為5~6%。

沒有雷射共振腔時，被光泵抽運到起始能級3的粒子只有通過自發輻射回到能級2，所發出的螢光是雜亂無章的。如果有雷射共振腔，在開始的瞬間，工作物發出的還是各個方向的螢光，不過其中沿雷射腔軸進行的那一部分光子不易消失，被反射鏡反射回來通過工作物質時，使部分起始能級粒子產生受激輻射，山受激輻射所產生光子的方向、頻率和相位與原來的光子一樣。增添的光子使原來這一類型的電磁場增強一些，受激輻射躍遷幾率也相應增大一些，也就迫使更多高能級粒子產生受激輻射。這樣就象滾雪球似的，使雷射越來越強。雷射增益是由高能態粒子反轉數決定的，可以用下式表示：

最佳耦合[電工學領域]

其中：

最佳耦合[電工學領域]

——吸收截面；

最佳耦合[電工學領域]

——棒長；

最佳耦合[電工學領域]

——粒子反轉數。