Краевая дифракция
Cтраница 2
Рассмотрение свойств неустойчивых резонаторов из обычных зеркал конечного размера показало нам, что наличие волн, рассеянных за счет краевой дифракции и попадающих назад в резонатор, вызывает нежелательные последствия: заметные отступления распределений полей от идеальных волн геометрического приближения, вырождение мод по потерям. [16]
Изложенные в настоящей книге сведения о наиболее общих свойствах резонаторов трех фундаментальных классов ( типа устойчивых с удержанием поля каустиками, типа плоских с удержанием поля за счет краевой дифракции и типа неустойчивых с расширением сечения пучка на обходе резонатора) носят весьма универсальный характер. Это позволяет пользоваться ими не только в стандартных ситуациях, но и при решении принципиально новых задач лазерной техники. [17]
О представляет собой волну, возникающую за счет краевой дифракции. Следуя процедуре, предложенной Хорвицем [42] для прямоугольных зеркал, определим последовательность волн Fn краевой дифракции, получаемых подстановкой волны Fn l в правую часть уравнения (7.18.3) с последующим вычитанием вклада волны Fn l в краевую дифракцию. [18]
Так происходит вплоть до того момента, который изображен на рис. 2.116. В дальнейшем, несмотря на продолжающееся ослабление фокусировки за счет кривизны зеркал, размеры сечения пучка перестают расти, и дифракционная расходимость почти не изменяется. Этому можно дать единственное объяснение: добавляется какой-то новый фактор, противодействующий расширению пучка. Таким фактором здесь является краевая дифракция. По мере последующего приближения резонатора к плоскому поле на краю зеркал несколько возрастает, с ним растет и роль краевой дифракции. Наконец, в плоском резонаторе краевая дифракция остается единственной причиной того, что пучок не выбегает из системы и имеет не такие уж большие потери. [19]
На рис. 2.28 штриховой дугой, касающейся зеркала, изображена эквифазная поверхность расходящейся волны, движущейся по направлению к этому зеркалу. Эта же поверхность является эквифаз-ной и для сходящейся волны, движущейся уже от зеркала. Поэтому излучение волны, падающее на край зеркала и затем образующее сходящуюся волну, проходит между касающимися зеркала эквифазными поверхностями этих волн суммарное расстояние 2е, которое, как нетрудно убедиться ( подсчитав, исходя из геометрии резонатора, кривизны волн), равно Л экв - Таким образом, при изменении Л э к в на единицу разность фаз между расходящейся и порождаемой ею за счет краевой дифракции сходящейся волнами изменяется на 2тг, что и приводит к квазипериодичности свойств неустойчивых резонаторов. [20]
Так происходит вплоть до того момента, который изображен на рис. 2.116. В дальнейшем, несмотря на продолжающееся ослабление фокусировки за счет кривизны зеркал, размеры сечения пучка перестают расти, и дифракционная расходимость почти не изменяется. Этому можно дать единственное объяснение: добавляется какой-то новый фактор, противодействующий расширению пучка. Таким фактором здесь является краевая дифракция. По мере последующего приближения резонатора к плоскому поле на краю зеркал несколько возрастает, с ним растет и роль краевой дифракции. Наконец, в плоском резонаторе краевая дифракция остается единственной причиной того, что пучок не выбегает из системы и имеет не такие уж большие потери. [21]
 |
Способы вывода излучения из телескопического резонатора. 1 - просветленная прозрачная пластинка, 2 - выводное зеркало с отверстием. [22] |
Оказалось, что при введении в телескопический резонатор частично отражающей плоской пластинки появляются паразитные моды, которым соответствуют замкнутые траектории лучей, причем на одно отражение от этой пластинки приходится много проходов по активной среде. Поэтому паразитные моды даже при совсем мало отражающей пластинке имеют более низкие пороги возбуждения, чем основная мода двухзеркального резонатора. Поскольку этим модам, кроме того, присуща высокая неравномерность распределения поля, возбуждаются сразу несколько из них со всеми вытекающими отсюда печальными последствиями. И неудивительно: в § 2.5 мы сталкивались с тем, что наличие даже ничтожно слабой сходящей волны, порожденной краевой дифракцией, приводит к вырождению мод по потерям. [23]
Так происходит вплоть до того момента, который изображен на рис. 2.116. В дальнейшем, несмотря на продолжающееся ослабление фокусировки за счет кривизны зеркал, размеры сечения пучка перестают расти, и дифракционная расходимость почти не изменяется. Этому можно дать единственное объяснение: добавляется какой-то новый фактор, противодействующий расширению пучка. Таким фактором здесь является краевая дифракция. По мере последующего приближения резонатора к плоскому поле на краю зеркал несколько возрастает, с ним растет и роль краевой дифракции. Наконец, в плоском резонаторе краевая дифракция остается единственной причиной того, что пучок не выбегает из системы и имеет не такие уж большие потери. [24]
Страницы: 1 2