Az optikai 1 rezonátor
• veszteségek tükrök.
• diffrakciós veszteségeket. Fresnel számát.
• Veszteségek eltolódás.
• A típusú optikai rezonátor.
Optikai rezonátorban - meghatározott több visszaverő elemek képező nyitott üreget (szemben a zárt üregrezonátorok használt mikrohullámú tartományban.). Hullámhossz is lehetetlen köszönhető, hogy a gerjesztési ott nagy számú természetes rezgések, amelyek közel vannak a frekvencia, amellyel a rezonancia vonalak és a rezonancia tulajdonságai átfedés lényegében megszűnnek. Az optikai rezonátor visszaverő elemek nem alkotnak zárt üreget, annyira saját erősen csillapított oszcilláció, és csak egy kis része gyengén csillapított. Ennek eredményeként, a spektrum az optikai rezonátor képződött nagyon ritka.
Az optikai üreget - rezonáns lézerrendszer. meghatározzuk a spektrális és mód összetétele lézersugárzás, valamint annak irányát és a polarizáció. Optikai rezonátor függ a kihasználtság az aktív közeg a lézer sugárzási tér, és így eltávolítja a sugárzás kibocsátás és a hatékonyságot a lézer.
Hozzárendelése lézer rezonátor, hogy egy pozitív optikai visszajelzést, t. E. A átalakításának feltételei optikai lézeres erősítő az optikai kvantum-generátor.
Nyitott optikai rezonátor nevezzük rendszer két egymásra néző visszaverő felületek között, amelyek az aktív (működő) a lézer anyagot.
A visszaverő felületek lehetnek tükör a különböző formák (lapos, gömb alakú, parabolikus), az arcok a prizma teljes belső visszaverődés, vagy határ két közeg eltérő törésmutatóval. A távolság a visszaverő felületek határozzák elsősorban az erősítő tulajdonságok alkalmazzuk munkaközegként, és a közeget eltérhet egy milliméter töredéke a félvezető lézerek több méter, például, a gáz lézerek.
Az optikai spektrális tartományt üregrezonátor szokásos méretek L >> # 955; elfogadhatatlan, mivel a rezonátor lényegében elveszti szelektív tulajdonságai: számos természetes rezgési módok az üregben egy zárt V térfogata gyakoriságára vonatkozó intervallum # 8710; # 969;
.
a átmenet # 955; = 1 cm, hogy # 955; = 1 mikron növeljük 108-szor.
C rezonátor üreget méretei üzemképes a hullámhossz (a rádiós sáv) az optikai szakterületen lesz mikron méretben. Egy ilyen rezonátor tartalmazza az aktív közeg térfogata nagyon kicsi, alacsony erősítés és a Q-faktor a rezonátor legyen nagyon magas (például félvezető lézerek egy függőleges üreget alapuló többrétegű dielektromos tükör).
A legegyszerűbb formájában a nyitott rezonátor egy olyan rendszer, amely két sík tükör, a néző visszaverő felületek (Fabry - Perot). A kimeneti sugárzás a üreg visszaverő felületek készülnek fényvisszaverő vagy részben vagy teljesen egy, és a második részben visszaverő.
Jellemzően visszaverő tükör felület által létrehozott
bevonatok több réteg dielektromos anyagok, amelyek száma lehet több mint tíz. Használata többrétegű dielektromos bevonatok tudja szerezni reflexiós nagyobb, mint 99% a működési hullámhossz. Azonban a félvezető lézer reflexiós tényezője a rezonátor tükrök lényegesen kisebb (a GaAs kimenetén sugárzás a levegőbe is
32%), és biztosítja a Fresnel reflexió félvezető felület - a levegő.
Oszcillációs rendszerek tipikusan jellemző a minőségi tényező Q jósági tényezője a rezonátor lehet meghatározni többféleképpen, amelyek egyenértékűek a nagy értékek a Q
# 969; m - mód frekvencia;
# 8710; # 969; m - a spektrális szélessége;
W - tárolt energia a rezonátor;
T - a fény időszakában ingadozások;
Ploss - elvesztett energia másodpercenként (veszteség);
Az élettartam a fotonok a rezonátor. Írunk a törvény Bugera differenciális formában:
Itt van, hogy. ahol c - a fény sebessége.
Az egyenlet megoldása a formája
# 964; ph - élettartam fotonok rezonátor:
Veszteségek a nyílt optikai üreget
• veszteség a sugárzás kimenet a tükrön keresztül,
• a diffrakciós veszteség,
miatt tökéletlensége a rendszer
• veszteségek abszorpció és szórás a tükörben anyag,
• veszteségek miatt eltolódás.
• szórás inhomogenitások az aktív közeg.
Veszteségeket a tükrök.
Mivel egy része az előállított sugárzásnak a környezetben kell levezetni a rezonátor tükröket használnak (legalább egyik) készült áttetsző. Ha tükör reflexiós tényező egyenlő intenzitású R1 és R2. A hatékonyság csökkenése a rezonátor sugárzás kimeneti egységnyi hosszúságára eső a következő képlet adja
Leírt károk együttható
# 945; e. is nevezik külső vagy hasznos veszteségeket.
Geometriai veszteségeket. Ha a sugár eloszlik az üregben nem feltétlenül normális a tükör felületét, majd egy bizonyos számú visszaverődés eléri a széle a tükör, és hagyja az üreget.
Diffrakciós veszteségeket. Vegyünk egy rezonátor, amely két sík tükrök kör sugara a. Legyen egy tükör 2 esik párhuzamos sugárnyaláb hullámhosszú # 955;. A visszavert fénynyaláb a tükör, és ezzel egyidejűleg annak érdekében, diffraktált szögben # 981; d ≈ # 955; / a. Fresnel száma a rezonátor egy adott nevű menetek száma közötti tükrök, amikor a teljes széttartási szög a sugár eléri a sugárzás eltérnénk a tükör szélei # 981; = # 945; / L:
optikai veszteség a nyílt
1, 2 - tükör rezonátor
A relatív diffrakciós veszteség egységnyi hosszán # 945; d.
Ha a hullám incidens a tükör sík, és feltételezik, egységes, a frakció Hőleadás amikor egyetlen diffrakciós a tükör egyenlő a terület aránya a gyűrű szélessége, hogy a terület x tükrök. Mivel mi
Másrészt, a törvény szerint Bugera, amikor a veszteségek elosztását
A szóródási inhomogenitások az aktív közeg.
Ha az üreget megtöltjük aktív közepes, akkor van további források veszteségeket. A áthaladását sugárzás révén az aktív közeg a szórt sugárzás a szabálytalanságok, és a külföldi zárványok, valamint gyengült eredményeként nem rezonáns felszívódását.
Az nem-rezonáns abszorpció megérteni az abszorpciós kapcsolódó optikai átmenetek szintje közötti munkaszüneti a környezetre. Ez annak tudható kapcsolódó veszteségeket részleges szórás és energia elnyelését a tükrök.
Típusú optikai üregek:
A rezonátor nevezzük instabil, ha az önkényes fénynyaláb egymás visszavert két tükör, eltávolítjuk a végtelenül nagy a távolság a rezonátor tengelyére. Rezonátor, azzal jellemezve, a sugár után többszörös visszaverődés belül marad egy korlátozott területen, az úgynevezett stabil.
Reakcióvázlatok instabil rezonátorok
Figyelembe véve a hullám tulajdonságok divat lesz stabil, ha a fázis a hullám a tükör felületén ugyanaz, ami érhető el, ha a görbületi sugara a fázisfront a tükör felület egybeesik a görbületi sugara a tükrök magukat.
Fázis fronton az elektromágneses mező alapvető mód a lézer üregben egy közelítése egy Gauss-nyaláb
Egy stabil rezonátor beírását egy Gauss-nyaláb, amelynek fázisfront görbületi sugár a tükör felületén egybeesnek a görbületi sugara a tükrök magukat.
Ahhoz, hogy megtalálja a pozíciókat a tükrök Z1 és Z2 a megadott sugárral grain-
cal r1 és r2 kell oldani egyenletrendszert
ahol a Rayleigh hossza Rz is tekinthető ismeretlen.
A megoldás a következő:
Fizikai megvalósíthatóság rezonátor mennyiség pozitívnak kell lennie.
A rezonátor lesz stabil, ha annak paraméterei megfelelnek a következő feltételeknek:
Itt, r1 és r2 - görbületi sugár, hogy támaszkodnak a pozitív és negatív konkáv domború tükrök, L - közötti távolság tükrök.
Közvetlen váltakozó, szöget zár be a koordináta tengelyek π / 4, megfelel szimmetrikus rezonátor. A, B és C tartozik a stabilitás határokat koncentrikus, konfokális és sík, L - tetszőleges) rezonatorok rendre.
A lényeg az origó megfelel egy konfokális rezonátor. Az ábra azt mutatja, hogy még a kis eltérések a konfokális instabil rezonátor csinál, ami oda vezethet, hogy a drámai növekedése veszteségeket. Ezért a gyakorlatban, célszerű, hogy egy kicsit nekonfokalnym rezonátor.
Előnye, hogy stabil rezonátor:
• Kis geometriai veszteség (kis lasing küszöb).
• Egy jó minőségű gerenda (maximális intenzitással közepén, egy kis sugárdivergencia).
Hátrányai stabil rezonátorok
• területen koncentrálódik tengelyének közelében, és nem terjed ki a teljes mennyisége a hatóanyag.
• a képtelenség, hogy használja a teljes fényvisszaverő optika.
Ahogy lézerek nagy erősítés az aktív közeg, és azokban az esetekben, amikor szükség van, hogy megkapja a fénysugarak a nagy teljesítmény és az energia a gyakorlatban alkalmazható instabil optikai rezonátor.
Előnyei instabil rezonátor:
• Field nem koncentrálódnak tengelyének közelében, és ennek következtében
A Egytranszverzális üzemmódú lehet beszerezni nagy módban térfogata;
• lehetővé teszi egy jó választás a keresztirányú módok
• lehet használni teljesen fényvisszaverő optika (használt nagy teljesítményű lézerek és fény-IR).
Hátrányai instabil rezonátor
• a keresztmetszet a gerenda van a gyűrű alakú (a sugár közepén sötét folt,
• az intenzitás eloszlása a gerenda inhomogén, és alakja több diffrakciós gyűrűk;
• képest stabil, instabil rezonátor sokkal érzékenyebb elcsúszott tükrök.