ипромінювання.
Для опису лазерного випромінювання в резонаторі потрібні дані, що відносяться до наступних параметрів:
) розподіл інтенсивності в залежності від довжини хвилі;
) геометричному розподілі інтенсивності випромінювання в резонаторі.
Обидві ці характеристики відносяться до поняття мод. Лазерні моди - це власні частоти лазерного резонатора.
У першому випадку говорять про поздовжніх модах, в другому - про поперечних модах.
Поздовжні моди
В оптичному резонаторі, як і у всякому іншому резонаторі, можуть бути порушені тільки власні коливання, у яких ціле число півхвиль точно збігається з геометричною довжиною резонатора.
Малюнок 14 - Власні коливання в оптичному резонаторі
В оптичному резонаторі можуть бути посилені тільки такі електромагнітні хвилі, амплітуди яких на дзеркалах мають вузол (стоячі хвилі). Ця умова є виконаним, якщо відстань між дзеркалами одно цілому числу півхвиль.
Таким чином, для лазерного резонатора має виконуватися співвідношення:
n? (? / 2)=L, (12)
де n=1,2,3 ...?- Довжина хвилі, L - довжина резонатора.
У лазерних резонаторах n дуже велике, а різниця за частотою між двома сусідніми поздовжніми модами становить:
? v=c/2L (13)
так, при довжині резонатора 0,5 м відстань між сусідніми модами становить? v=300 МГц. З великої кількості можливих власних частот оптіче6ского резонатора збуджуються тільки ті, які лежать в межах контуру посилення і смуги пропускання резонатора. Тільки для цих частот посилення перевищує втрати, і досягається генерація лазерного випромінювання там, де посилення всередині доплеровской смуги більше, ніж втрати, осьова мода дає лазерне випромінювання.
Кількість генеруються осьових власних частот в основному визначається відношенням доплеровской смуги до межмодовая інтервалу с / 2 L. Щоб бути впевненим у тому, що самовозбуждается лише одна єдина частота, слід вибрати L < c / 2? vD.
Для активного середовища газового лазера з типовими доплеровской смугою уширения? vD=1,6 * 109 Гц потрібно, отже, вибрати довжину резонатора L менше 15 см.
Поперечні електромагнітні моди
Крім поздовжніх, мод існують ще поперечні електромагнітні моди (TEMln) - ці моди описують просторовий розподіл інтенсивності випромінювання в резонаторі. Нижча мода - основна мода TEM00. Для більш високих мод, значення l і / або n відрізняється від нуля. При генерації довільної поперечної моди лазерний пучок розщеплюється на l +1 або n +1 променя. Обговорення променевої діаграми в Конфокальні резонаторах найдоцільніше провести у відношенні основної поперечної моди TEМ00, так як її польове розподіл описується простий гауссової функцією.
В області z '= 0 є характерне звуження, так звана перетяжка пучка" . Її радіус в разі основної моди має просте наочне значення: він являє собою відстань від осі пучка, на якому інтенсивність випромінювання зменшується в е раз і може розглядатися як радіус моди.
З збільшенням відстані від перетяжки діаметр пучка збільшує...
