ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Резонаторы с угловыми селекторами из "Оптические резонаторы и лазерные пучки " Резонаторы с угловыми селекторами. Перейдем теперь к другой группе методов, основанных на размещении внутри резонатора дополнительных элементов (устройств), называемых угловыми селекторами. Они являются пространственными фильтрами, пропускание которых резко зависит от направления распространения излучения. Среди широкоапертурных линейных резонаторов для установки таких фильтров пригодны, очевидно, лишь плоские. [c.217] Исторически первым типом углового селектора, сообщения об опытах с которым появились уже в 1962 г. [139, 204], явилась система из двух софокусных линз и помещенной в их общем фокусе диафрагмы с малым отверстием. Плоскому резонатору с подобным селектором (рис. 4.5 а) идентичен концентрический резонатор с диафрагмой в центральной плоскости (рис. 4.5 б) [183, 174]. Принцип действия такого селектора очевиден. Кстати, вместо диафрагмы может использоваться пассивный затвор просветляющийся раньше других участок его сечения в дальнейшем играет роль отверстия Ь диафрагме [209]. [c.217] Пожалуй, наибольшую популярность имел способ селекции, основанный на использовании зависимости коэффициента отражения на границе раздела двух сред от угла падения [154, 170]. Вблизи критического угла полного внутреннего отражения указанная зависимость является особенно резкой, поэтому именно такие углы падения и используются. Для усиления селектируюпдего воздействия можно заставлять свет претерпевать многократные отражения (рис. 4.5 г). В 60-х годах было предложено большое число модификаций селекторов подобного рода, объед1 яемых общим названием селекторов на полном внутреннем отражении. [c.218] Почти все селекторы имеют форму полосы пропускания, близкую к прямоугольной, и практически не влияют на характеристики тех мод, угловая расходамость излучения которых не превышает ширины этой полосы. Такие селекторы, очевидно, способны уменьшить значение расходимости лишь до значения, равного ширине полосы пропускания. Исключение составляет эталон Фабри—Перо, вносящий потери, квадратично зависящие от угла наклона в зоне максимума пропускания. Хотя эти потери Утя слабо наклоненных волн и невелики, однако легко могут оказаться больше дифракщюнных потерь соответствующих мод широкоапертурного резонатора. Поэтому с помощью данного селектора порой можно добиться расходимости, меньшей, чем ширина его полосы, однако эта ситуация отнюдь не является типичной. [c.218] Таким образом, практически всегда для достижения малой расходимости нужны селекторы со столь же малой шириной полосы пропускания. С другой стороны, во избежание чрезмерных потерь мощности необходимо, чтобы доля света, рассеиваемого при прохождении через неоднородную среду на уп1ы, превышаюшие ширину полосы, была невелика. Это и ограничивает ту наименьшую расходимость, которую можно сравнительно безболезненно достичь. [c.218] Наиболее эффективными угловые селекторы могут оказаться тогда, когда среда широкоапертурного лазера лишена макронеоднородиостей и обладает рассеянием на микронеоднородностях. Действительно, в 3.2 мы сталкивались с тем, что даже если доля рассеянного на одном проходе света а 1, светорассеяние способно привести к очень большой расходимости, в то время как с помощью селекторов здесь можно достичь дифракционного предела почти без потерь мощности. [c.218] Сообщив, что более подробные сведения о шюских резонаторах с угловыми селекторами и соответствующую библиографию можно найти в 16], 2.6, немного остановимся на смысле и возможностях угловой селекции в неустойчивых резонаторах. Из предыдущих материалов должно быть уже ясно, что и здесь угловая селекция может пригодиться, главным образом, при наличии светорассеяния на большие углы, причем требования к селектору оказываются значительно более скромными, чем в случае плоского резонатора. Причина заключается в существовании того механизма, который пояснил рис. 3.10 неустойчивый резонатор на каждом его обходе осуществляет принудительное уменьшение расходимости, поэтому воздействие на крылья распределения в конечном итоге сказьшается и на его центральном керне. [c.219] Из-за различия структур встречных пучков линейные широкоапертурные неустойчивые резонаторы непригодны для размещения в них угловых се-лекторов, поэтому здесь необходимо переходить к кольцевым схемам типа предложенных нами в [62] и изображенных на рис. 4.6. Диафрагма на рис. 4.6 а (а также, если в схеме рис. 4.6 б используется селектор типа изображенного на рис. 4.5 а, то в равной мере и диафрагма, входящая в его состав) не подвержена столь большим лучевым нагрузкам, как в схемах на рис. 4.5 а, б при дифракционный керн пучка с запасом проваливается в отверстие, и диафрагме остается задержать лишь слабый рассеянный свет. С еще одним важным свойством кольцевых неустойчивых резонаторов мы ознакомимся в 4.4. [c.219] В заключение отметим, что угловой селектор не пропускает свет, рассеянный на большие углы не только микронеоднородностями среды, но и за счет краевой дифракции. Поэтому неустойчивые резонаторы с угловой селекцией даже при резком крае зеркал ведут себя подобно резонаторам без селектора с хорошо сглаженным краем ( о краевых эффектах см. 2.5). [c.219] При небольших объемах среды нечто подобное может быть достигнуто также применением линейной схемы неустойчивого резонатора, предложенной в [171] и изображенной на рис. 4.7. Это есть не что иное, как резонатор типа рис. 3.8 5 с выводным зеркалом по типу рис. 4.2 5, установленным в общей фокальной плоскости зеркал. Слева на него падает близкий к параллельному пучок света часть его проходит сквозь отверстие к правому зеркалу и фокусируется им в плоскость того же отверстия, которое, таким образом, по совместительству выполняет функции углового селектора. [c.220] В отличие от кольцевых схем указанное отверстие здесь не может быть выбрано произвольно малым диаметр его сечения должен быть в 1 i =/ i/f 2 раз меньше диаметра 2ах активного элемента (кюветы), значение же i М1 предопределяется допустимой для данного лазера величиной потерь на излучение ( 3.4), Именно поэтому ощутимый эффект селекции достигается лишь при небольших поперечных размерах активного элемента либо внушительных М 1. [c.220] Следуя [171], имеет смысл подбирать параметры данного резонатора так, чтобы через отверстие справа налево проходил только центральный максимум картины дифракции плоской волны, падающей на это же отверстие слева. Поскольку угловая ширина данного максимума составляет 2,4X/(2 2) ( 1.3), соответствующее условие имеет вид 2,4X/(2 2)= 1а2, или а = 0,6Л/2. Отсюда получаем, что габаритное число Френеля левого плеча резонатора, где размещается активный элемент, должно составлять i/(X/i) = 0,61Ml. [c.220] Сферой применения этой схемы являются лазеры с умеренным числом Френеля и одновременно значительным усилением в среде, которое делает достижение одномодовой генерапии с помощью устойчивых или плоских резонаторов невозможным ( 3.3). Насколько важно на практике определенное сглаживание распределения интенсивности за счет селекции (некоторые данные об этом приведены в [32]), пока неясно однако и цена, которой достигается данный эффект, здесь ничтожна. [c.220] Вернуться к основной статье