Схема - резонатор
Cтраница 3
Лазеры с импульсно-периодической накачкой характеризуются, как правило, меньшей величиной термооптических искажений АЭ ( рт 2 дп) и более высокой плотностью мощности излучения, нежели лазеры с непрерывной накачкой. Эти особенности имеют существенное значение при разработке схемы резонатора. Во-первых, умеренный уровень термооптических искажений АЭ приводит к тому, что оптимальный размер основной моды в АЭ определяется не величиной наведенной анизотропии или аберрациями АЭ, а поперечным размером АЭ WQ - ( 0 5 - т - 0 7) До - Поскольку обычно радиус АЭ До 2 5 мм, то оптимальный размер перетяжки основной моды WQ 1 5 мм, что существенно больше, чем в резонаторах с высоким уровнем термооптических искажений АЭ. Таким образом, резонатор твердотельного лазера с импульсной накачкой должен обеспечивать сравнительно большой размер основной моды в АЭ. Во-вторых, необходимо избегать сильной фокусировки излучения на внутрирезонаторных элементах, в частности на зеркалах. Это связано с высокой пиковой мощностью излучения импульсных лазеров, особенно работающих в режиме генерации гигантских импульсов и конечной лучевой стойкостью оптических элементов. Поэтому при построении схемы резонатора, с учетом требуемых мощностных характеристик лазера, приходится вводить ограничения на предельно допустимый размер перетяжки основной моды на элементах резонатора. [31]
Из проведенного исследования видно, что при построении схемы резонатора твердотельного лазера надо так подбирать геометрию, чтобы потери основной моды находились вблизи экстремальных значений при изменении ТЛ АЭ. В противном случае чувствительность резонатора к термооптическим искажениям АЭ будет излишне большой. [32]
Такая степень фокусировки, как правило, неприемлема, поскольку приведет к разрушению сферического зеркала. Поэтому в случае, когда р 1, нежелательно использовать схему резонатора, в которой плоское зеркало расположено вблизи АЭ. [33]
Для управления спектрально - в ре менными характеристиками излучения чаще всего вводят в состав резонатора специальные элементы ( затворы, спектральные селекторы), реже используют затравочное излучение от внешнего источника, которым обычно служит маломощный лазер. Мы лишь кратко остановимся на способах размещения управляющих элементов и некоторых модификациях схем резонаторов, специально предназначенных для управляемых лазеров. [34]
С целью выделения пригодных типов резонаторов для одномодовых импульсных лазеров вернемся к рис. 4.8. Импульсно-периодиче-ский характер накачки, определяющий достаточно высокий уровень термооптических искажений АЭ, в сочетании со сравнительно большим размером основной моды в АЭ и, следовательно, с высокой чувствительностью моды к оптическим неоднородностям в АЭ приводит к необходимости использовать схемы резонаторов, обладающих динамической стабильностью своих характеристик при малых изменениях ТЛ АЭ. В противном случае, как видно из рис. 4.8, мы будем иметь либо схему резонатора чрезвычайно чувствительную к различного рода флуктуациям оптических свойств внутрирезонаторных элементов, либо потери основной моды будут очень большие. Оба эти варианта, как правило, малопригодны. [35]
 |
Схема двухэлементного резонатора нечувствительного к отличию оптических сил ТЛ элементов. [36] |
Для того, чтобы избавиться от данного эффекта, можно использовать оптическую систему, заключенную между АЭ, оптическая длина которой равна нулю. Если при этом диагональные элементы равны, то легко показать, что, независимо от остальных параметров схемы резонатора, размер поля на активных элементах будет одинаков. [37]
В заключение настоящей главы отметим, что перечень технических решений уменьшения влияния температуры и термооптических искажений активных элементов твердотельных лазеров на характеристики лазеров не исчерпывается рассмотренными выше примерами. Отдельный прием обычно не решает проблемы полностью, и при разработке лазеров приходится находить их сочетания, обеспечивающие достижение требуемых параметров лазеров без излишнего усложнения схем резонаторов и конструкций излучателей. [38]
Отечественными непрерывными лазерами с удвоением ча стоты являются лазеры ЛТН-401 и ЛТН-402. Лазер ЛТН-401 состоит из двух блоков: излучателя и стойки питания - охлаждения СПО-1. Используемая угловая трехзеркальная схема резонатора, кроме фокусировки основного излучения внутрь нелинейного элемента сферическим зеркалом 3, позволяет легко выводить из резонатора аба луча второй гармоники в одну и ту же сторону и тем самым повысить реальный КПД преобразования. [39]
 |
Схемы кольцевых резонаторов для генераторов на парах натрия.| Схема лазера на парах натрия с линейным резонатором. [40] |
Выше были приведены результаты по генерации в линейном ОВФ-резонаторе с одним обыкновенным зеркалом. Исследованы были две схемы резонаторов ( рис. 5.8): одна - классическая ( рис. 5.8 д), когда резонатором замыкаются вход и выход нелинейной среды; вторая - нетрадиционная, которая, по сути, представляет собой линейный резонатор с двумя обращающими зеркалами, имеющими общие пучки накачки. [41]
Из формулы для размера основной моды на выпуклом зеркале (4.63) следует, что, используя выпуклое зеркало вместо плоского и получая выигрыш в оптической длине левого плеча резонатора по сравнению с его геометрической длиной в ( Bi / 2a) раза, мы во столько же раз уменьшаем размер перетяжки на концевом зеркале и, следовательно, увеличиваем плотность мощности на выпуклом зеркале по сравнению с плотностью мощности в АЭ. Из формул (4.60) и ( 4.63 а) видно, что в случае сильной Т Л при значительном размере основной моды в АЭ величина В рт 1 и возможности использования данной схемы сужаются, так как имеет место сильная фокусировка излучения на выпуклом зеркале. Это обстоятельство следует учитывать при выборе схемы резонатора. [42]
Лазеры на твердом теле являются в настоящее время, по-видимому, наиболее популярным типом лазеров. Основная особенность резонатора твердотельного лазера состоит в том, что в процессе работы лазера он испытывает значительные изменения своих свойств из-за появления термооптических неоднородностей в активном элементе ( АЭ) при его неравномерном нагреве. Поэтому, рассматривая в этой главе методы построения схемы резонаторов твердотельных лазеров различного назначения, основное внимание уделим изучению влияния наведенных в процессе накачки среды термооптических искажений АЭ на свойства резонатора. В соответствии с этим, в настоящем параграфе проведено описание характера искажений, возникающих в АЭ из наиболее популярных материалов. [43]
Построение же компактной оптической системы большой оптической длины, как было показано в предыдущих параграфах, связано с определенными трудностями. В частности, в таких оптических системах имеет место сильная фокусировка излучения на концевом зеркале. Когда подобные явления становятся трудно преодолимыми, например, при WQ 2 мм или при работе лазера с очень высокой пиковой мощностью, целесообразно использовать схемы резонаторов неустойчивой конфигурации. [44]
Однако, как уже отмечалось в § 4.1, из-за неоднородности распределения накачки в АЭ в последнем возможно появление термооптических искажений в виде оптического клина. Это приводит к повороту всех геометро-оптических лучей, прошедших через АЭ, на определенный угол ( 3 и, следовательно, к разъюстировке резонатора. Поэтому анализ схемы резонатора будет неполный, если мы не исследуем чувствительность модовой структуры к разъюстировкам резонаторных элементов. [45]
Страницы: 1 2 3 4