Cтраница 3
Чувствительность метода ВРЛС ограничена конечным значением времени непрерывной генерации, наличием спонтанного излучения, пространственной неоднородностью выгорания инверсии активной среды ( для линейных резонаторов), селектирующей способностью резонатора. При оптимизации характеристик спектрометра - чувствительность метода ВРЛС определяется в основном временем непрерывной генерации. [31]
Гауссов пучок, описанный в предыдущих параграфах, играет основную роль в теории и технике лазерных резонаторов, им описываются продольные моды простого линейного резонатора, образованного двумя сферическими зеркалами, моды, которые называют также основными поперечными модами. На практике обычно ( за редким исключением) стремятся устроить лазерный резонатор так, чтобы генерировались именно эти продольные или основные поперечные моды, так как у них наиболее простое и равномерное поперечное распределение интенсивности, простое и равномерное распределение получается также и в выходном пучке. [32]
Одна из основных функций линейных резонаторов - линейная обработка сигналов, которую выполняют различные фильтры, а также устройства для регулирования амплитуды, фазы и плоскости поляризации волны в линии передачи. Линейные резонаторы также применяются в устройствах для преобразования параметров СВЧ-сигнала в величины, удобные для измерения. В частности, повышение температуры резонатора из-за нагрева поглощенной мощностью используют для измерения среднего значения мощности сигнала, хотя в большинстве случаев нагрев резонаторов поглощенной мощностью является нежелательным. [33]
Схемы открытых резонаторов. [34] |
Резонаторы можно разделить на два принципиально различных вида: линейные и кольцевые. В линейном резонаторе ( рис. 1.1 а-г) электромагнитная волна пересекает любое его поперечное сечение в обоих встречных направлениях, в кольцевом ( рис. 1.1 5 - ж) возникают две квазинезависимые встречные волны, каждая из которых проходит любое поперечное сечение только в одном направлении. Резонаторы различаются числом образующих оптических элементов и фигурой осевой линии. [35]
Собственное колебание оптического резонатора практически всегда может быть представлено в виде совокупности нескольких световых пучков, которые при отражении от зеркал либо границ раздела переходят друг в друга, чем и обеспечивается воспроизводимость процесса во времени. Так, моды простейших линейных резонаторов типа изображенного на рис. 2Ла плоского резонатора, часто применяющегося и в настоящее время, состоят из двух пространственно совмещенных пучков с противоположными направлениями распространения. [36]
Эти предположения позволят нам в последующих разделах применить приближение параксиальной оптики, для которой построен метод лучевых матриц. Кроме того, моды линейного резонатора можно подразделить на устойчивые и неустойчивые. В то время как в замкнутых эллиптических резонаторах могут существовать моды обоих этих типов, в открытых резонаторах может быть лишь один тип колебаний, и поэтому резонаторы подразделяются на устойчивые и неустойчивые. Моды устойчивого резонатора концентрируются вблизи оптической оси, и, вообще говоря, на них не влияют размеры зеркал. Моды неустойчивого резонатора заполняют весь объем резонатора и сильно зависят от формы и размеров зеркал. [37]
Схемы кольцевых резонаторов для генераторов на парах натрия.| Схема лазера на парах натрия с линейным резонатором. [38] |
Описанные выше результаты относились к импульсной накачке. Генерация была получена в линейном резонаторе ( рис. 5.9) на D2 - линии натрия в кварцевой кювете длиной 5 см с брюстеровскими окнами, нагреваемой до 160 С, т.е. в условиях малой плотности атомных паров. [39]
Если С 0, то отъюстированный резонатор ( 2 0) обладает бесконечным набором удовлетворяющих нашему определению осей ( xt произвольно), в то время как у разъюстированного ( ( р2 Ф 0) оси вообще нет. Если вспомнить, что к линейным резонаторам с С 0 относится, в частности, распространенный резонатор из двух плоских зеркал ( § 2.2), причины такого их поведения становятся вполне очевидными. [40]
Одномодовая и одночастотная генерация лазеров на АИГ-Nd реализуется достаточно редко. На практике чаще применяют лазеры с линейным резонатором. Спектр их излучения обычно содержит несколько частот ( продольных мод) даже при генерации на одной поперечной моде. Кроме того, применяют лазеры, излучение которых содержит несколько ( иногда много) поперечных мод. По сравнению с уравнениями одно-модового одночастотного лазера они являются более сложными я поэтому их аналитический анализ возможен лишь в редких частных случаях. [41]
Переходим к более конкретному рассмотрению особенностей разных типов открытых резонаторов. Основным объектом нашего анализа будут, как и прежде, линейные резонаторы, хотя результаты этого анализа легко обобщаются и на случай кольцевых схем. [42]
Райхерт и Таунсенд [173] показали, что для создания насыщающего СВЧ-поля 8 гс в прямоугольном резонаторе с модой ТЕ012 необходимо иметь на частоте 1 Ггц мощность 104 вт, что делает аппаратуру непомерно дорогостоящей. Они уменьшили объем, в котором запасается энергия СВЧ, применив линейный резонатор с высоким коэффициентом заполнения. В [174] эта аппаратура описана подробно. [43]
Однако это утверждение справедливо только для однородного распределения интенсивности в активном элементе, которое достигается, например, в кольцевом резонаторе при его однонаправленной генерации или при усилении на прямом и обратном проходе в активном элементе волн с ортогональной поляризацией, создаваемой двумя четвертьволновыми пластинками с развернутыми на 90 осями. Если эти условия не выполнены, что и имеет место в обычном линейном резонаторе с близкими значениями коэффициентов отражения зеркал, в активной среде образуется стоячая волна. Очевидно, что энергия снимается, в основном, в пучностях этой волны, а в узлах она накапливается. В результате создаются условия для генерации других аксиальных мод. [44]
Когда допустимо М 2, имеет смысл применять дифракционный вывод. Кроме обычных, может оказаться пригодной и порой выгодной также описанная в § 4.2 схема линейного резонатора с пространственной фильтрацией излучения. Следует, однако, иметь в виду, что при промежуточных N неустойчивые резонаторы обеспечивают лишь небольшой выигрыш в расходимости по сравнению с плоскими, причем этот выигрыш быстро сходит на нет по мере повышения степени неоднородности среды. Поэтому если среда существенно неоднородна или угловая расходимость не имеет первостепенного значения, простейшие плоские резонаторы остаются вне конкуренции. [45]