ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Светорассеяние из "Оптические резонаторы и лазерные пучки " Светорассеяние. Обычно причиной светорассеяния является приобретение волной в результате прохождения через содержащую мелкомасштабные неоднородности среду (турбулентный газовый поток, кристалл с микровключениями и т.п.) носящих случайный характер фазовых искажений ф (х, у). Подсчитаем долю а рассеянного света начало отсчета фазы выберем так, что ф = О (усреднение производится по сечению), исходную волну будем для простоты считать плоской и следующей вдоль оси. [c.164] Методика аналогичного рассмотрения при статистике фазовых отклонений, отличной от гауссовой, и при исходных волнах с медленно меняющейся по сечению комплексной амплитудой изложена в [41]. Сооб-щим еще, что ширина индикатрисы рассеянного света определяется характерным поперечным масштабом фазовых искажений, во много раз превьшхая обусловленную апертурными ограничениями дифракционную расходимость. [c.164] Кратко рассмотрим роль светорассеяния в резонаторах разных типов. На устойчивых можно особенно не останавливаться. Дело в том, что они чаще всего используются при числах Френеля N порядка единицы только тогда генерация осуществляется на одной или двух-трех низших модах (см. следующий параграф). В этом случае одно зеркало видно от другого под углом, близким к дифракционному поэтому рассеянный свет, будучи отклоненным на гораздо большие углы, просто выходит из резонатора, являясь источником дополнительных потерь мощности, но не влияя на модовую структуру. Если же N велико, то генерация при устойчивых резонаторах с интенсивно возбужденной средой осуществляется почти исключительно на модах высокого порядка (см. опять-таки следующий параграф). Эти моды сами по себе обладают столь большой дифракционной компонентой расходимости ( 1.3), что светорассеяние уже мало что может к ней добавить. [c.164] Высокая чувствительность пшрокоапертурных плоских резонаторов к светорассеянию может быть истолкована примерно в том же ключе, что и чувствительность к малым крупномасштабным аберрациям. Мы уже упоминали о том, что такие резонаторы имеют совсем малые, по сравнению с устойчивыми, разности собственных значений, а с ними и частот. В результате наличие даже слабой связи (за счет светорассеяния) одновременно между множеством мод с близкими частотами приводит к их объединению в комплексы с единой частотой. Такие комплексы, порой действительно состоящие из огромного числа мод идеального резонатора со случайно распределенными амплитудами и фазами, и представляют собой моды резонатора со светорассеянием (экспериментально их существование было показано автором и Седовым в [64]). [c.165] Угловой спектр излучения является, в сущности, разложением по плоским волнам. Та из них, которая следует вдоль оси, и есть самовос-производящаяся после обхода телескопического резонатора расходящаяся волна. Поведение остальных, как и этой, так же хорошо описывается геометрическим приближением, в соответствии с которым угол наклона 9 каждой после обхода уменьшается в М раз. Если результирующая угловая расходимость 29 удовлетворяет обычно выполняющемуся условию 9р [Dj(2L)] (Л/ — 1)/(71/ + 1) D — диаметр пучка), то излучение любой компоненты перекрьюает выходное зеркало целиком. Это означает, что при отражении от выходного зеркала приходящаяся на каждую компоненту мощность излучения уменьшается в соответствии с долей общей площади сечения, перекрываемой зеркалом, в раз. Поскольку интенсивности всех компонент на обходе резонатора уменьшаются одинаково, то при выяснении относительного распределения мощности можно от этого уменьшения (которое при работе лазера компенсируется усилением) отвлечься. [c.166] Поше первого обхода резонатора в дальней зоне кроме центральной точки, соответствующей исходной волне, появляется заполненная рассеянным светом область 1 углового диаметра 29q (рис. 3.10а). На эту область приходится доля общего потока излучения, равная а, в центральной точке остается 1 — а. [c.166] Здесь пора вспомнить, что пока мы имели дело, в сущности, лишь с наклонами фронтов парциальных плоских волн с учетом же дифракции расход 1мость каждой из них вовсе не является бесконечно малой и равна 2бд jD. По этой причине следа1ть за процессом уменьшения угловых диаметров пятен имеет смысл лишь до тех пор, пока они не сравниваются с дифракционной шириной расходимости. На последующих обходах реальная картина распределения уже не меняется, причем убыль света из дифракционного керна за счет светорассеяния компенсируется поступлением за счет сжатия пятен, образовавшихся на предыдущих обходах. Условный вид установившегося распределения изображен на рис. 3.1 Ов. [c.167] Более подробное обоснование этой формулы и обсуждение пределов ее применимости можно найти в [18]. Общий ачучай произвольных ас помощью лишенного наглядности и несколько менее надежного способа был рассмотрен в [123]. [c.167] 8) следует, что даже при небольших а светорассеяние с широкой индикатрисой может сильно уменьшить осевую силу света. И все же, конечно, ситуация здесь намного лучше, чем в случае широкоапертурных плоских резонаторов как было видно из нашего анализа, полная угловая расходимость 2в при телескопическом резонаторе с М 2 практически совпадает с шириной индикатрисы светорассеяния 2 о в то время как в широкоапертурных плоских резонаторах даже угол, в котором заключена половина мощности, обычно значительно превышает 2Qq. [c.167] Что касается приближенной величины потерь, то она с той точностью, с которой можно заменять суммированием амплитуд большого числа случайных волн суммированием их интенсивностей, равна 1 — 1/М (ведь на обходе резонатора интенсивность каждой угловой компоненты уменьшается в раз). Таким образом, светорассеяние, в первом приближении, не меняет потерь неустойчивого резонатора. [c.168] Вернуться к основной статье