Неустойчивый резонатор

Cтраница 3

В отличие от обычных неустойчивых резонаторов, имеющих единственную перпендикулярную обоим зеркалам ось, от которой растекается во все стороны излучение, здесь таких осей множество. [31]

Приступая к анализу пустых неустойчивых резонаторов, вначале воспользуемся простейшим оптико-геометрическим приближением: применительно к резонаторам данного класса на долю дифракционной теории часто остается, главным образом, уточнение условий достижения одномодовой генерации. [32]

Основные параметры и ход лучей в неустойчивом резонаторе ( F, и F2 - фокусные расстояния зеркал / и 2. [33]

В лазере с неустойчивым резонатором генерация возникает в приосевой зоне. Покидающее эту зону излучение усиливается при многократных проходах между зеркалами, смещаясь при этом к периферии резонатора. [34]

Потери энергии в неустойчивом резонаторе с конечной апертурой определяются как дифракционными, так и геометрическими е эффектами. Коэффициент потерь, определяемый модулем собственных значений уравнений (3.16), (3.17), сложно немонотонно зависит от геометрии резонатора. На рис. 3.17 представлены характерные зависимости коэффициентов потерь от эквивалентного параметра Френеля. В области малых М ш различным модам соответствуют разные потери, уменьшающиеся с ростом Л экв. При некоторых ( разных для различных мод) значениях параметра Френеля рассматриваемые зависимости претерпевают минимум. [35]

Итак, в кольцевых неустойчивых резонаторах даже при угловой селекции излучения помимо волн с желательным направлением распространения существуют также волны с противоположным направлением обхода и теми же потерями. Излучение волн с противоположным направлением обхода при разумном выборе параметров селектора интенсивно лишь в области с небольшими поперечными размерами; здесь потери обусловлены преимущественно тем, что часть излучения рассеивается на селектирующем элементе, однако они остаются прежними. Подчеркнем, что равенство собственных значений для этих двух родов волн вытекает из самих общих свойств интегральных уравнений и не может быть нарушено даже при наличии неравномерно распределенной инверсной населенности. [36]

Диаграмма Бойда - Когельника. Незаштрихованные области на плоскости. [37]

Наоборот, в неустойчивых резонаторах потери значительно выше - недостаток, который вполне компенсируется большим модовым объемом и более эффективной дифракционной связью, которая устраняет недостатки частично пропускающих зеркал. [38]

Это коренным образом отличает неустойчивый резонатор с динамической стабильностью, расположенный в области / - 0 от резонатора, обеспечивающего минимум потерь основной моды / - / 1 (4.33) и позволяет использовать динамически стабильные неустойчивые резонаторы в болыпеапертурных лазерных системах. [39]

При таких значениях М неустойчивые резонаторы, как это следует 53 рис. 4.4, остаются весьма чувствительными к аберрациям. [40]

В подобных случаях применение неустойчивых резонаторов, являющихся общепризнанным средством достижения малой расходимости, невозможно - лазеры с неустойчивыми резонаторами удовлетворительно работают лишь при условии одновременного и не слишком неравномерного возбуждения всего рабочего объема. Важной сферой применения плоских резонаторов большой эффективной длины являются также те случаи, когда хотя среда и однородна, но дифракционный вывод излучения из неустойчивых резонаторов по тем или иным причинам невыгоден либо неудобен. В силу всех этих обстоятельств как схема, изображенная на рис. 4.8 в, так и полностью ей эквивалентная схема угловой селекции с зеркальным телескопом ( рис. 4.8 г), предложенная одним из авторов [36] - О.Б. Даниловым - еще в конце 60 - х годов, применяются и поныне. Небезынтересна также разновидность подобных схем с нерезонансной обратной связью [103] ( рис. 4.8 d), которую можно использовать при огромном усилении в активной среде. Нерезонансная связь делает лазер практически не-разъюстируемым и резко повышает стабильность его работы в условиях изменяющихся во времени оптических неоднородностей. [41]

Прежде чем продолжить рассмотрение неустойчивых резонаторов, необходимо указать здесь причины, почему эти резонаторы представляют интерес для лазерной техники. Отсюда следует, что при длине резонатора порядка метра и для длин волн видимого диапазона размер пятна будет порядка или меньше 1 мм. При таком небольшом сечении моды выходная мощность ( или энергия) лазерного излучения, которую можно получить в одной поперечной моде, неизбежно оказывается ограниченной. Наоборот, в неустойчивых резонаторах поле не стремится сосредоточиться вблизи оси ( см., например, рис. 4.6), и в режиме одной поперечной моды можно получить большой модовый объем. Однако при работе с неустойчивыми резонаторами возникает другая проблема, связанная с тем, что лучи стремятся покинуть резонатор. Тем не менее данное обстоятельство можно даже обратить в преимущества, если лучи, которые теряются на выходе из резонатора, включить в полезное выходное излучение лазера. [42]

Еще одна трудность использования неустойчивых резонаторов связана с возможностью распространения в них не только расходящейся, но и сходящейся волны, источником которой обычно являются отражения от поверхностей внутри резонатор ных элементов, а также дифракция излучения на ограничивающих апертурах и выходном зеркале, через которое осуществляется дифракционный вывод. Присутствие такой волны сильно искажает пространственно-угловую структуру излучения, а в ряде случаев приводит к разрушению оптических элементов. [43]

Таким образом, использование неустойчивых резонаторов в лазерах на неодимовом стекле наталкивается на трудности, связанные с относительно небольшим усилением стекла и возможными внутри-резонаторными аберрациями. Поэтому наиболее успешным применением этих резонаторов было использование их в лазерах с длинными активными элементами ( большое усиление на проход ехр ( а /)) при малой аберрации, что характерно для однократного режима работы. [44]

Еще одно замечание касается неустойчивых резонаторов, выходное зеркало которых, как правило, действительно является единственным элементом, ограничивающим сечение генерируемых пучков. [45]

Страницы: 1 2 3 4 5