p>
Для виникнення генерації в посилюючої середовищі необхідна зворотній зв'язок. Таку зв'язок здійснюють за допомогою оптичного резонатора.
Оптичним резонатором називається система відображають, заломлюючих, фокусирующих, дисперсійних та інших оптичних елементів, в просторі між якими можуть збуджуватися певні типи коливань електромагнітного поля оптичного діапазону, звані власними коливаннями, або модами резонатора.
Найпростішим оптичним резонатором є плоский резонатор (інтерферометр Фабрі-Перо), що складається з двох плоскопаралельних пластин, розташованих на відстані l один від одного. В якості однієї пластини можна використовувати «глухе» дзеркало, коефіцієнт відбиття якого близький до одиниці. Друга пластина повинна бути частково прозорою, щоб генерируемое випромінювання могло вийти з резонатора. Для збільшення коефіцієнта відображення пластин на них зазвичай наносять багатошарові діелектричні відображають покриття. Іноді їх наносять безпосередньо на плоськопараллельниє торці стрижнів активного середовища.
Малюнок 18 Структура оптичного резонатора
Зважаючи високого коефіцієнта підсилення для отримання оптичного резонатора в напівпровідникових лазерах не потрібно спеціальних дзеркал. Досить зробити два торця діода паралельними один одному і перпендикулярними до pn -переходу.
При малих токах накачування в активній області, подібно светодиоду, виникає спонтанне випромінювання. При цьому активна область випромінює спонтанні фотони (СПФ) в усі сторони і велика частина цю область покидає. Частина фотонів спонтанного випромінювання відіб'ються від дзеркала оптичного резонптора і пройдуть строго в площині активної області до протилежного дзеркала.
Спонтанне випромінювання одного з збуджених атомів активного середовища (тобто атома, що знаходиться на рівні E з ), перш ніж воно вийде з обсягу V резонатора, може викликати вимушені переходи інших збуджених атомів і внаслідок цього посилиться.
Посилення залежить від шляху, прохідного хвилею в середовищі, тобто від напрямку. Якщо помістити активне середовище в найпростіший оптичний резонатор, то в найбільш сприятливі умови потрапляє хвиля, що розповсюджується уздовж його осі.
Фотони, стикаючись з електронами, віддають їм кванти енергії. Отримавши додаткову енергію, деякі електрони, що знаходяться на енергетичних рівнях в зоні провідності, рекомбинируют з дірками валентної зони. Знову виникають фотони, але на відміну від спонтанних, вони є стимульований (СТФ). Когерентні хвилі, поширюючись вздовж осі резонатора, будуть відбиватися від дзеркал перпендикулярно їх поверхні, і інтерферувати між собою.
Інтерференцією хвиль називається явище накладення хвиль, при якому відбувається стійке у часі їх взаємне посилення в одних точках простору і ослаблення в інших в залежності від ставлення між фазами цих хвиль. Інтерферувати можуть тільки когерентні хвилі, яким відповідають коливання, совершающиеся вздовж одного і того ж або близьких напрямів.
Довжина резонатора вибирається такий, щоб на ній вкладалося ціле число півхвиль:
(5)
де q=1,2,3 ... - число пів...
