моди резонатора, на яких здійснюється генерація.
а) схема регенеративного генератора світла; б) багатоходова структура лазерного випромінювання: 1 - дзеркало з високим відображенням; 2 - середа; 3 - напівпрозоре дзеркало; 4 - вихідний випромінювання лазера; 5 - посилення за один прохід; 6 - неоднорідна ширина; 7, 8, 9 - втрати на модах ТИМ 20, ТИМ 10, ТИМ 00 відповідно; 10, 11 - поздовжні моди ТИМ 00, ТИМ 10 відповідно; 12 - інтенсивність вихідного випромінювання лазера; 13, 14 - просторовий розподіл моди ТИМ 00, ТИМ 10.
Лазер-генератор
Як вже зазначалося, приріст потужності всередині резонатора за одне проходження променя повинен бути більше повних втрат у ньому. Рівень повних втрат визначає порогові значення потужності накачування, три яких виникає генерація, і рівень випромінюваної потужності «під час генерації.
Основними втратами в резонаторі є наступні:
втрати, обумовлені розсіюванням на неоднорідностях активного середовища і сторонніх включених;
втрати в дзеркалах резонатора, зумовлені частковим розсіюванням і поглинанням випромінювання (випромінювання, що пройшло через дзеркало і далі використовується як корисний сигнал, є втратою для резонатора);
дифракційні, зумовлені конечністю розмірів дзеркал (частина енергії випромінювання при відображеннях втрачається).
Крім перерахованих, в резонаторі існують і інші види втрат: випромінювання через бічні стінки резонатора; втрати на торцях активного середовища; втрати, зумовлені паралельністю дзеркал, втрати через дефекти відбиває. поверхні дзеркал і ін
Добротність оптичного резонатора виражається:
,
де - коефіцієнт повних втрат за одне проходження хвилі в резонаторі. Відстань, між резонансними частотами
.
Ширина резонансного піку резонатора залежить від добротності:
Теоретична ширина спектральної лінії випромінювання визначається граничною формулою Таунса:
,
де Р - потужність випромінювання на даній лінії.
Гранична ширина спектральної лінії при Р=1 мВт, Гц і
=0,63 мкм,=Гц. Проте практично таку ширину спектральної лінії отримати неможливо. Механічні нестабільності, акустичні вібрації, теплової дрейф і ряд інших причин призводять до змін довжини резонатора, що істотно збільшує ширину лінії випромінювання.
На малюнку. 6 зображений спектр випромінювання газового ОКГ. Тут - природна ширина кривої посилення активної речовини при обліку допплерівського уширения; vq - частоти мод резонатора (аксіальні моди);- Реальна ширина лінії випромінювання, обумовлена ??резонансними явищами в генераторі (набагато більше теоретичної ширини лінії генерації);- Відстань між резонансами резонатора Фабрі - Перо; vp - ширина резонансного піку резонатора.
Спектр випромінювання газового ОКГ
У реальному оптичному резонаторі, що представляє собою відкриту резонансну систему з дзеркалами кінцевого розміру розподіл поля є складним. Просторовий розподіл поля на дзеркалах залежить від форми останніх і конфігурації резонатора. Строгий метод знаходження розподілів полів заснований на рішенні рівнянь Максвелла з нульовими початковими даними і граничними умовами на дзеркал...
