ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термооптические искажения активных элементов твердотельных лазеров из "Лазерные резонаторы " Лазеры на твердом теле являются в настоящее время, по-видимо-му, наиболее популярным типом лазеров. Основная особенность резонатора твердотельного лазера состоит в том, что в процессе работы лазера он испытывает значительные изменения своих свойств из-за появления термооптических неоднородностей в активном элементе (АЭ) при его неравномерном нагреве. Поэтому, рассматривая в этой главе методы построения схемы резонаторов твердотельных лазеров различного назначения, основное внимание уделим изучению влияния наведенных в процессе иакачки среды термооптических искажений АЭ на свойства резонатора. В соответствии с этим, в настоящем параграфе проведено описание характера искажений, возникающих в АЭ из наиболее популярных материалов. [c.189] В подавляющем большинстве случаев термооптический возмущенный АЭ можно приближенно представить в виде идеальной линзы термической линзы АЭ (ТЛ АЭ), оптическая сила которой зависит от средней мощности накачки. Специфика материала АЭ, режима накачки, конструкции осветителя и прочие особенности конструкции твердотельных лазеров проявляются в малых аберрациях ТЛ АЭ. Характер этих аберраций может быть весьма сложен, однако для большого числа задач их влиянием на свойства резонатора, по сравнению с влиянием усредненной идеальной ТЛ, можно пренебречь. Поэтому в следующих параграфах исследование резонатора проводится в рамках гауссовой оптики. При этом в 4.2 исследуются общие закономерности поведения резонатора, содержащего внутрирезонаторную линзу. Выделяются два типа резонаторов, наиболее подходящих для использования в твердотельных лазерах. Па этой основе в 4.3-4.6 разрабатываются конкретные алгоритмы построения схем резонаторов твердотельных лазеров как с непрерывной, так и импульсной накачкой. [c.189] Иа практике распределение мощности накачки в АЭ не является, как правило, равномерным и иредноложение, сделанное при выводе формулы (4.1), пе выполняется. Одпако анализ задачи с учетом неоднородного нагрева АЭ [78] показывает, что даже при существенной неоднородности распределения мощности тепловыделения в АЭ установившееся температурное распределение близко к параболическому. [c.191] Наличие градиента температуры в объеме АЭ приводит к выпучиванию торцов АЭ, появлению оптических неоднородностей и напряжений в нем, и как следствие этого, — анизотропии оптических свойств элемента. В случае, когда Л С /, влиянием прогиба торцов АЭ на оптические свойства элемента можно пренебречь [80, 81], поэтому этого аспекта мы в дальнейшем касаться не будем. Отметим лишь, что при анализе термооптических искажений АЭ, выполненных в виде пластин, влияние прогиба торцов может быть сущест-веппым [81]. [c.191] Из формулы (4.2) видно, что характер наведенной анизотропии весьма сложен и неоднороден по сечепию АЭ. Величина анизотропии возрастает к периферии АЭ пропорционально а направление главных оптических осей в каждой точке АЭ совпадает с ортами цилиндрической системы координат. [c.192] Анализ выражения (4.4) показывает, что имеется некоторая пре-имуш ествеппая ориентация наведенных главных оптических осей под углом 45° к направлению [010] (рис. 4.1, в). Подчеркнем егце раз, что в случае, когда ось АЭ ориентирована вдоль оси [111], (р = ср. [c.194] Таким образом, в обгцем случае действие термически возмугценно-го АЭ на поле сводится к несугцественному, однородному по сечению, изменению фазы — первый множитель в формуле (4.6), к изменению кривизны фазового фронта на величину рт — второй множитель, т. е. действие АЭ в данном случае подобно действию идеальной линзы с оптической силой рт, пропорциональной могцности накачки Pq (4.5). Кроме того, АЭ действует, как некоторая, неоднородная по сечепию, фазовая пластинка, описываемая матрицей Джонса S — третий множитель в формуле (4.6). [c.195] Легко показать, что в этом случае величина астигматизма не зависит от направления поляризации падаюгцей волны. Для АЭ из АИГ N(1 V = 1.2. [c.196] Если мы используем АЭ из АИГ N(1 с ориентацией оси вдоль направления [001], то значение угла (р и параметра в каждой точке АЭ определяются соотиогпепиями (4.3) и (4.4). При этом степень астигматизма ТЛ АЭ сложным образом зависит от ориентации поляризации падаюгцей волны. [c.196] Наконец, использование в качестве активной среды материалов с сильной естественной анизотропией приводит к тому, что в формуле (4.7) следует положить (р = О, так как мы предполагаем, что декартова система координат (х, у) ориентирована вдоль кристаллографических осей АЭ. При этом матрица 3 переходит в диагональную матрицу и, следовательно, деполяризующее действие АЭ в данном приближении отсутствует. Имеющий место астигматизм ТЛ АЭ описывается выражением (4.8). [c.196] В осветителях эллиптического типа термооптические искажения АЭ в первом приближении обладают осевой симметрией. Однако из-за сильной фокусировки излучения лампы накачки в центральную область АЭ возможно наличие достаточно сильных сферических аберраций. При этом особенно сильные аберрации возникают тогда, когда радиус АЭ больгпе радиуса светящейся области лампы накачки. Например, в работе [92] описана ситуация, когда оптическая сила ТЛ в центре АЭ в 1,8 раза больгае, чем ТЛ периферийной области. [c.197] На этом мы закончим краткий обзор характера термооптических искажений твердотельных АЭ. Отметим лишь, что, хотя весь анализ был проведен для АЭ цилиндрической формы, большинство полученных результатов можно использовать и в случае термооптически возмущенных АЭ прямоугольной формы [99]. [c.198] Вернуться к основной статье