Лазерные резонаторы - Быков В.П.
Лазерные резонаторы
Автор: Быков В.П.Другие авторы: Силичев О.О.
Издательство: М.: ФИЗМАТЛИТ
Год издания: 2004
Страницы: 320
ISBN 5-9221-0297-4
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113
Скачать:
УДК 535.8 ББК 22.34+32.86-5 Б95
Быков В. П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 320 с. - ISBN 5-9221-0297-4.
В книге изложены основные методы анализа лазерных резонаторов — матричный, метод интегрального уравнения, геометро-оптический метод. Большое внимание уделено методам практического построения схем резонаторов, обеспечивающих те или иные специальные свойства лазерного излучения — мощность, малую расходимость, стабильность и проч. с учетом специфики активной среды, режима работы лазера. Рассмотрено большое количество практически важных примеров.
Материал книги основан на курсах лекций, читавшихся и читаемых авторами в МГУ и МФТИ. Он вполне доступен студентам старших курсов технических вузов и предназначен в первую очередь лицам, специализирующимся в области лазерной физики и техники.
Ил. 142.
ISBN 5-9221-0297-4
© ФИЗМАТЛИТ, 2003, 2004
СОДЕРЖАНИЕ
Введение......................................................... 5
Глава 1. Оптика гауссовых пучков................................. 9
§1.1. Гауссов пучок в свободном пространстве................ 9
§ 1.2. Лазерный резонатор, образованный сферическими зеркалами ....................................................... 19
§ 1.3. Прохождение гауссова пучка через тонкую линзу и отражение его от сферического зеркала........................... 25
§ 1.4. Потери энергии в лазерных резонаторах ............... 30
§ 1.5. Матричный метод расчета лазерных резонаторов......... 35
§ 1.6. Астигматичный гауссов пучок, астигматичные оптические элементы, астигматичные резонаторы..................... 45
§ 1.7. Эрмит-гауссов пучок и высшие моды лазерного резонатора, образованного сферическими зеркалами.................... 51
§ 1.8. Лагерр-гауссов пучок и вырождение мод лазерного резонатора ..................................................... 65
§ 1.9. Электрическое и магнитное поля гауссова пучка........ 70
§ 1.10. Состояние поляризации мод лазерного резонатора. Метод
Джонса................................................ 73
§1.11. Расчет резонаторов матричным методом. Резюме......... 81
§ 1.12. Гауссовы пучки — решения уравнений Максвелла .... 87
§ 1.13. Гауссов пучок с двумя системами главных осей........ 91
§ 1.14. Кольцевые резонаторы ............................... 104
Глава 2. Метод интегрального уравнения .......................... 117
§ 2.1. Преобразование параксиальных пучков гауссовыми оптическими системами........................................... 117
§ 2.2. Метод интегрального уравнения в теории резонаторов . 127
§ 2.3. Интегральное уравнение резонатора, содержащего негаус-
совые оптические элементы............................. 134
§ 2.4. Конфокальный резонатор............................... 140
§ 2.5. Методы решения интегрального уравнения в теории резонаторов .................................................. 155
Глава 3. Сложные лазерные резонаторы............................. 169
§3.1. Связанные лазерные резонаторы......................... 169
§ 3.2. Селекция продольных мод.............................. 175
§ 3.3. Согласование связанных резонаторов................... 179
§ 3.4. Резонаторы с дисперсионными элементами............... 183
4
Содержание
Глава 4. Резонаторы твердотельных лазеров....................... 189
§ 4.1. Термооптические искажения активных элементов твердотельных лазеров........................................... 189
§4.2. Резонаторы с термооптически возмущенным активным
элементом............................................ 198
§ 4.3. Резонаторы одномодовых твердотельных лазеров с непрерывной накачкой........................................... 211
§ 4.4. Устойчивые резонаторы одномодовых твердотельных лазеров с импульсной накачкой............................... 226
§ 4.5. Резонаторы одномодовых лазеров неустойчивой конфигурации .................................................... 232
§ 4.6. Резонаторы твердотельных технологических лазеров . . 247
Глава 5. Геометрическая оптика лазерных резонаторов . . 256
§5.1. Геометрическая оптика лазерных резонаторов в параксиальном приближении...................................... 256
§ 5.2. Двумерный эллиптический резонатор................... 262
§ 5.3. Эллипсоидальный резонатор........................... 267
§ 5.4. Движение короткого (фемтосекундного) волнового пакета в эллипсоидальном резонаторе........................... 279
§ 5.5. Эллипсоидальный резонатор — волновое решение .... 283
§ 5.6. Лучевые системы в резонаторах более общего типа, чем
эллипсоидальный...................................... 293
§ 5.7. Построение волнового поля по лучевой картине........ 296
§ 5.8. Оптические линии задержки........................... 303
Список-литературы............................................... 310
Светлой памяти Александра Михайловича Прохорова
посвящается
ВВЕДЕНИЕ
Представление о волновом движении электромагнитного поля возникло после того, как Максвелл усовершенствовал существовавшие до него уравнения электромагнетизма и в результате получил уравнения, названные впоследствии его именем. Электромагнитные волны явились прямым следствием введенного Максвеллом в уравнения тока смещения. С пониманием возможности волнового движения пришло и понимание возможности использования резонаторов для наблюдения электромагнитных волн. Действительно, первое наблюдение электромагнитных волн Герцем было связано с использованием резонатора — так называемого вибратора Герца, который в дальнейшем широко использовался в технике и дожил до наших дней — многочисленные телевизионные антенны, расположенные на крышах домов, представляют собой слегка модифицированный вариант вибратора Герца. Отметим, что по современной терминологии вибратор Герца следовало бы назвать открытым резонатором, поскольку часть запасенной в нем энергии могла излучаться в свободное пространство, более того, сама возможность наблюдения электромагнитных волн была обусловлена именно этой особенностью вибратора Герца.
