Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Быков В.П. -> "Лазерные резонаторы " -> 84

Лазерные резонаторы - Быков В.П.

Быков В.П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 320 c.
ISBN 5-9221-0297-4
Скачать (прямая ссылка): lazernierezonatori2004.djvu
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 113 >> Следующая

Размытие края апертуры или наличие осевой асимметрии приводят к резкому уменьшению влияния волны рассеивания. Поперечная структура основной моды становится сглаженной, вырождение поперечных мод по потерям снимается, что приводит к одномодовому характеру выходного излучения. Качество поперечной структуры излучения резко возрастает. Особенно ярко это проявляются в неустойчивых резонаторах с не слишком малыми дифракционными потерями и большими числами Френеля
N^i = n2/XBi » 1
(как было отмечено в начале этого параграфа, именно при этих условиях разумно при разработке одномодового резонатора твердотельного лазера переходить от динамически стабильных устойчивых схем резонаторов к неустойчивым). В данном случае [119, 120] необходимая степень сглаживания имеет место на практике даже без дополнительных усилий, так как имеется естественная неровность края апертуры, небольшая разъюстировка оптических элементов резонатора, наличие фасок на краях зеркал и проч. С целью увеличения степени сглажива-
234 Гл. 4• Резонаторы твердотельных лазеров
ния и достижения за счет этого высокого качества поперечной структуры выходного излучения предложено великое множество способов получения апертур со сглаженным краем [121-127]. Использование апертур с частично или полностью сглаженным краем в последнее время нашли повсеместное распространение.
Поэтому, исходя из данной картины явления, можно сделать вывод, что с практической точки зрения интерес представляют резонаторы, в которых ограничивающая апертура имеет частично или полностью сглаженный край. В работе [100] было показано, что апертура с частично сглаженным краем близка по своим свойствам к гауссовой, причем разница становится чрезвычайно малой при вполне умеренных значениях степени сглаживания. Поэтому в первом приближении вполне уместно апертуры с частично сглаженным краем рассматривать как гауссовые, а отличия учитывать в виде малых аберраций, влияние которых на структуру мод следует учитывать во втором порядке малости. Именно такой подход реализован в настоящем параграфе. Читателям, которых интересует более тонкая структура мод неустойчивого резонатора, можно порекомендовать книгу [10]. в ней оптика неустойчивого резонатора рассмотрена весьма подробно.
Для того чтобы убедиться в слабом влиянии специфики края ограничивающей апертуры на потери основной моды, сравним зависимость потерь 7 от оптической силы TJI АЭ в случае, когда ограничивающая апертура является гауссовой (рис. 4.8), с той же зависимостью, рассчитанной для резонатора с минимальной размытостью края ограничивающей апертуры, достаточной однако для того, чтобы при N$i 1 данный резонатор удовлетворительно описывался бы геометро-оптическим приближением [10].
В геометро-оптическом приближении потери основной моды определяются соотношением (см. §2.2):
<4-84>
где М — коэффициент увеличения неустойчивого резонатора, показывающий, во сколько раз возрастает поперечный размер моды после обхода резонатора и равный
М = \1\ + у/Р - 1, (4.85)
А' — Dr
где / = 0 —- — параметр устойчивости резонатора и А'0, D'0 —
элементы лучевой матрицы обхода резонатора, с началом в месте расположения АЭ, рассчитанной без учета ограничивающих апертур. Пренебрегая влиянием апертуры, т. е. полагая ро = 0, получим из формулы (4.21) выражение для параметра / в виде
4-5. Резонаторы одномодовых лазеров
235
На рис. 4.16 и 4.17 показаны зависимости коэффициента увеличения М и потерь основной моды 7 от оптической силы TJI АЭ, рассчитанные по формулам (4.84)-(4.86). Из сравнения рис. 4.17 и рис. 4.8
М
Рис. 4.16. Зависимость коэффициента увеличения неустойчивого резонатора от оптической силы TJI АЭ
О 0,25 0,5 0,75 (p-p')d 1
Рис. 4.17. Зависимость потерь основной моды неустойчивого резонатора от оптической силы TJI АЭ, расчитанная в геометро-оптическом приближении
видно, что геометро-оптический подход дает очень хорошую точность при p$di < 0,01. Это означает, в частности, что полученные ранее результаты для модели резонатора с гауссовой апертурой справедливы для неустойчивых резонаторов, содержащих апертуры произвольного вида, если только геометро-оптическое приближение хорошо описывает данный резонатор.
После того, как мы определили место настоящего рассмотрения в общей теории неустойчивых резонаторов, коснемся коротко специ-
236 Гл. 4• Резонаторы твердотельных лазеров
фики использования и расчета ограничивающей апертуры в неустойчивом резонаторе. Если раньше, в случае устойчивого резонатора,
было естественно предположить, что ограничивающей апертурой является апертура АЭ или отверстие в непрозрачном экране, то в случае неустойчивого резонатора подобные ограничивающие апертуры практически не используются. Дифракционные потери в неустойчивых резонаторах слишком велики. Поэтому оЬычно в лазерах с такими резонаторами осуществляется дифракционный вывод излучения из резонатора. При этом выходным
б
Рис. 4.19. Схемы резонаторов с оптическими элементами, обеспечивающими квазигауссов профиль коэффициента пропускания излучения
излучением лазера является та часть поля, которая обрезается ограничивающей апертурой. Особенно широкое распространение получили зеркала с переменным в радиальном направлении коэффициентом отражения [127, 128] (рис. 4.18) и оптические элементы, обеспечивающие квазигауссовый профиль пропускания излучения и выводящие из резонатора периферийную часть пучка [125, 126, 129] (рис. 4.19). Такие оптические элементы могут быть созданы на целом ряде принципов, среди которых, по-видимому, наибольшее распространение получили аподизирующие элементы на основе системы линз из двулу-чепреломляющего материала в сочетании с поляризатором [125, 126] (рис. 4.19, а); на основе призм, в которых происходит нарушение пол-
Предыдущая << 1 .. 78 79 80 81 82 83 < 84 > 85 86 87 88 89 90 .. 113 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed