запасена в резонаторі; Т - період світлових коливань; loss P - енергія, що втрачається в секунду (мощностьпотерь); t - час.
Час життя фотонів в резонаторі
Запишемо закон Бугера в диференціальній формі:
(3)
Тут враховано, що dz=cdt, де c - швидкість світла. Рішення рівняння має вигляд
, (4)
де? ph - час життя фотонів в резонаторі:
(5)
Втрати у відкритому оптичному резонаторі
Принципово непереборні:
втрати на вихід випромінювання через дзеркала,
геометричні втрати
і дифракційні втрати.
Обумовлені недосконалістю системи:
втрати на поглинання і розсіяння в матеріалі дзеркал
втрати через раз'юстіровкі.
розсіяння на неоднорідностях активного середовища.
нерезонансне поглинання.
3.1 Стійкі і нестійкі резонатори
Резонатор називається нестійким, якщо довільний світловий промінь, послідовно відбиваючись від двох дзеркал, віддаляється на необмежено велику відстань від осі резонатора. Резонатор, в якому промінь після багатократних віддзеркалень залишається в межах обмеженої області, називається стійким.
Рисунок 9 - Схеми нестійкого резонатора
Нестійкі резонатори. Незважаючи на широку область застосувань стійких резонаторів, вони володіють одним дуже серйозним недоліком. Він складається у вельми малих поперечних розмірах основної моди, що пов'язано з фокусирующим дією лазерних дзеркал. Так, при довжині резонатора порядку 1м і для довжини хвилі, що лежить у видимому діапазоні спектра, радіус пучка основної моди має порядок 1мм. У нестійких резонаторах, g-фактори яких змінюються в областях g1g2> 1 і g1g2> 0, полі не фокусується поблизу осі і з хорошим наближенням розподіл його амплітуди можна вважати однорідним, а хвильовий фронт сферичним. Однак, у випадку нестійких резонаторів, виникає інша проблема, яка пов'язана з тим, що промені прагнуть покинути резонатор, збільшуючи втрати енергії. Тим не менш, цей факт можна використовувати навіть у якості переваги, якщо ці промені, що йдуть з резонатора, включити в корисне вихідний випромінювання лазера.
Рисунок 10 - Симетричний двухторцовий нестійкий резонатор
Для опису полів в нестійких резонаторах в силу більш повільного, ніж у стійких резонаторах, поперечного зміни амплітуди і фази цілком підходить геометрооптіческое наближення. Розглянемо симетричний двухторцовий нестійкий резонатор. Як і колись, будемо припускати, що мода утворена суперпозицією двох сферичних хвиль постійної інтенсивності. Центри Р1 і Р2, з яких виходять ці хвилі, не збігаються з центрами кривизни дзеркал 1 і 2, але їх координати неважко обчислити, використовуючи наступний принцип самосогласованія: сферична хвиля, яка виходить із точки Р1, після відбиття від дзеркала 2 повинна давати сферичну хвилю, що виходить з точки Р2, і навпаки. Чисто геометричне розгляд призводить до наступного виразу для показаної на малюнку 10 величини r:
(6)
...
