Cтраница 4
В идеально съюстированном резонаторе ось проходит через оптические центры всех диафрагм. При разъюсти-ровке либо ось резонатора смещается, либо сдвигаются диафрагмы; во всяком случае ось уже не проходит через все центры диафрагм. Чем дальше отклоняется ось от линии центров диафрагмы, тем больше степень разъюс-тировки резонатора и соответствующие искажения собственных типов колебаний. Знание закономерностей деформации осевой линии позволяет оптимизировать конструкцию резонатора, определить в первом приближении возмущенные характеристики резонатора и, наконец, подготовить рациональный координатный базис для волнового рассмотрения задачи. [46]
Поля при Ф 0 уравнения (7.32) и (7.33) дают, как и слеДовало ожидать, две линейные ортогональные поляризации, ориентированные в плоскости падения ( р-компонент) и перпендикулярно плоскости падения ( s - компоиент) брюстеровских граней. При наложении на активную среду продольного магнитного поля и увеличении параметра Ф собственные поляризации резонатора, оставаясь линейными, разворачиваются навстречу друг другу. Собственные частоты остаются постоянными ( Ai2 - вещественны), потери более добротной моды увеличиваются, а менее добротной - уменьшаются. При некотором критическом значении Ф ФКр наступает полное вырождение собственных типов колебаний, когда их плоскости поляризации, частоты и потери совпадают. [47]
Таким образом, методы расчета активных резонаторов для расчетчика и конструктора являются одними из основных при решении инженерных задач квантовой электроники. Большая часть расчетных работ по резонаторам лазеров, например [5, 100], основана на реализации в ЭВМ численных методов решения интегральных либо дифференциальных уравнений, описывающих формирование электромагнитного поля в резонаторе, которые оправдали себя в основном в случае пустых резонаторов либо резонаторов, заполненных линейной однородной средой. Эти методы и в настоящее время не потеряли своей актуальности, так как с их помощью определяются собственно характеристики открытых резонаторов как устойчивых, так и неустойчивых, а именно: собственные частоты и собственные типы колебаний резонаторов; дифракционные потери на апертурах зеркал. Выбор описания поля в резонаторе ( интегральное или дифференциальное уравнения) определяется постановкой задачи, тем объемом информа ции, которую необходимо получить, и затратами машинного времени на решение этой задачи. Метод интегральных уравнений, дающий полную информацию о собственных частотах и собственных полях ( модах) резонатора как набор собственных чисел и собственных функций соответствующего интегрального оператора, чаще применяется для расчетов резонаторов в устойчивой области. Метод дифференциальных уравнений, который может дать информацию, как правило, только о конкретном типе колебаний, чаще используется при решении резонаторных задач в неустойчивой области. [48]
Произвольная оптическая волна, введенная в резонатор извне или возбуждаемая в резонаторной полости, последовательно проходит образующие элементы, претерпевая на каждом из них фазовое, геометрооптическое и дифракционное искажения, теряя при этом свою энергию. После циклического обхода резонаторной полости рассматриваемая произвольная волна вновь вернется в отмеченную точку пространства; при этом характеристики волны в общем случае изменятся. Существует, однако, бесконечный дискретный набор волн, которые в резуль - 1ате различного рода взаимодействий с образующими резонатор элементами в каждом последующем проходе восстанавливают относительное пространственное распределение амплитуды и фазы, а также состояние поляризации в каждом поперечном сечении резонаторной полости. Такие волны называются собственными волнами или собственными типами колебаний резонатора. [49]
Условия возбуждения выбираются так, чтобы угол прецессии был сравнительно большим. Для увеличения эффективности устройства постоянное магнитное поле должно быть таким, чтобы выполнялось условие резонанса на частоте подкачки. Система должна иметь два собственных типа колебаний, сумма частот которых равняется частоте подкачки. Каждому из этих двух типов колебаний соответствует свое распределение СВЧ поля. Если эти поля соответствующим образом ориентированы, однородная прецессия, возбуждаемая генератором подкачки, может обеспечить изменяющуюся во времени связь между собственными типами колебаний. [50]
При спин-волновых расчетах обычно не учитываются эффекты, обусловленные распространением электромагнитных волн. Размагничивающее поле, как и в магнитостатике, рассчитывается так, как будто оно полностью является градиентом некоторого потенциала. Это допустимо, потому что образцы, используемые в резонансных экспериментах в диэлектриках, почти всегда малы по сравнению с длиной электромагнитных волн в материале. Однако это не означает, что образец не взаимодействует с полем излучения. Это просто означает, что внутри образца процесс излучения не имеет существенного значения. Таким образом, к собственным типам прецессии образца нужно добавить собственные типы колебаний окружающего СВЧ устройства, в которое помещен образец. Обе системы типов колебаний будут взаимодействовать друг с другом, причем сила взаимодействия зависит от того, какую часть устройства занимает образец. [51]