ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Резонаторы одномодовых твердотельных лазеров с непрерывной накачкой из "Лазерные резонаторы " С точки зрения построения схем резонаторов, одномодовые твердотельные лазеры целесообразно разделить на три группы. К первой группе отнесем лазеры, в которых термооптические искажения АЭ выражены чрезвычайно сильно рт (2- 5) дн). Характерными представителями этой группы являются лазеры с непрерывной накачкой, а также лазеры, работающие с большей частотой следования импульсов накачки ( 100 Гц). [c.211] Ко второй группе отнесем импульсные твердотельные лазеры, в которых частота следования импульсов иакачки пе превышает 100 Гц в. Рт — (0,5 -I- 2) дп. Лазеры, в которых условия накачки таковы, что Рг 0,5 ди выделим в третью группу. [c.211] Такое разделение на группы оправдано, поскольку каждая группа лазеров характеризуется вполне определеппыми типами резонаторов. [c.211] Е искажена, степень фокусировки пучка в плоскостях X и различна, т.е. имеет место, отмечаемый нами ранее, астигматизм ТЛ АЭ. [c.212] Возвращаясь к формуле (4.45), отметим, что величина Шопт не связана непосредственно с радиусом АЭ. Например, при радиусе АЭ R = = 2,5 мм и Рт = 4 дп имеем г опт — 0,7 мм и, следовательно, коэффициент заполнения, при котором достигается максимальная мощность генерации одномодового излучения (г опт/Я) 0,08, весьма мал. [c.214] Таким образом, особенностью мощных одномодовых лазеров на твердом теле с высоким уровнем термооптических искажений АЭ является существование оптимального значения поперечного размера поля в АЭ, пе зависящего от размера АЭ и определяемого величиной и спецификой термооптических искажений АЭ. В большинстве случаев величина опт невелика и составляет пе более 1 мм. [c.214] Второй особенностью таких лазеров является наличие у ТЛ АЭ аберраций, в первую очередь, астигматизма. Это приводит к необходимости либо использовать резонатор с астигматичными оптическими элементами, либо резонатор с такой областью динамической стабильности, чтобы имеющийся астигматизм ТЛ не приводил к существенному астигматизму характеристик моды. [c.214] Все перечисленные выше обстоятельства приводят к необходимости использовать в мощных одномодовых лазерах схемы резонаторов с динамической стабильностью по отношению к флуктуациям ТЛ 104 108]. При определенных условиях необходимо также резонатор-ными методами нейтрализовать влияние переменного термоклина. Резонаторы должны, кроме того, обеспечивать заданный размер основной моды в АЭ и сравнительно небольшие дифракционные потери, поскольку коэффициент усиления в лазерах с непрерывной накачкой обычно сравнительно невелик и для подавления мод более высокого порядка вполне достаточно потерь в 10-20%. Этим требованиям отвечают схемы резонаторов с динамической стабильностью и минимальным уровнем дифракционных потерь основной моды, проанализированных в 4.2. Динамически стабильные неустойчивые резонаторы мало пригодны для непрерывно накачиваемых лазеров, так как в них сложно обеспечить малые дифракционные потери с достаточно широкой областью динамической стабильности. [c.215] Из этого выражения следует, что при заданной стабильности ТЛ Арт/рт = onst) уровень стабильности перетяжки не зависит от параметров схемы динамически стабильного резонатора и определяется лишь оптической силой ТЛ и размером перетяжки основной моды на ней. [c.216] В лазерах, в которых параметры резонатора не удовлетворяют условию (4.48), стабильность излучения суш ественно хуже. Это, в частности, видно из рис. 4.8. Используя (4.49), легко также сформулировать требования к стабильности термооптических искажений АЭ, исходя из допустимого уровня флюктуаций величины перетяжки основной моды в АЭ. Например, если исходить из допустимого уровня флуктуаций Awq/wq = 0,1, то для мош ного лазера на АИГ с w o = 1 мм, Л = 1,06 мкм и рт = 4 дп получим, что изменения оптической силы ТЛ в процессе работы не должны превышать 5%. [c.216] При расчете конкретной схемы резонатора эти соотношения позволяют контролировать размер поля па копцевых зеркалах. Это важно, поскольку чрезмерная концентрация излучения на зеркалах может привести к их пробою. [c.218] До настояш,его момента при изучении чувствительности резонатора к термооптическим искажениям АЭ внимание уделялось только влиянию ТЛ. Однако, как уже отмечалось в 4.1, из-за неоднородности распределения накачки в АЭ в последнем возможно появление термооптических искажений в виде оптического клина. Это приводит к повороту всех геометро-оптических лучей, прошедших через АЭ, на определенный угол 3 и, следовательно, к разъюстировке резонатора. Поэтому анализ схемы резонатора будет неполный, если мы не исследуем чувствительность модовой структуры к разъюстировкам резонаторных элементов. [c.218] Плечо с меньшей оптической длиной обычно делают простейшего вида (рис. 4.11). Папомним, что стабилизация каустики при этом происходит в плече с меньшей оптической длиной, поэтому в качестве выходного зеркала следует использовать правое плоское зеркало. Там же следует располагать ограпичиваюш ую апертуру. [c.220] Формулы (4.60) (4.62) позволяют рассчитать динамически стабильную схему резонатора исходя из заданных значений то, рт и (1. Однако при расчете схемы и при решении вопроса об ее использовании в одномодовом лазере следует учитывать размер поля на зеркалах резонатора, чтобы избежать чрезмерной фокусировки излучения на них и их разрушения в мош,ном лазере. Кроме того, следует учитывать чувствительность резонатора к возможным разъюстировкам резонаторных элементов. [c.221] При этом стоит подчеркнуть, что при К = а, В 2 = щ как следует из (4.55) изменение величины термооптического клина не приводит к измепепию положения оптической оси в левом плече резонатора, т. е. в плече с большей оптической длиной, в то время как положение оси в правом плече меняется (рис. 4.13). Стабилизация же поперечного размера основной моды происходит, как отмечалось ранее, в плече с меньшей оптической длиной, т. е. в данном случае в правом плече. В плече с плоским выходным зеркалом происходит изменение поперечного размера основной моды при флуктуациях оптической силы ТЛ АЭ, но зато имеет место стабилизация положения оси резонатора. [c.224] Очевидно, что все многообразие схем резонаторов, используемых в мощных одномодовых твердотельных лазерах, не исчерпывается вышеприведенными схемами. Одпако проведенный анализ показал, что какая бы конкретная реализация схемы резонатора не была бы, она должна быть динамически стабильной или находиться вблизи точки динамической стабильности, определяемой соотношением (4.48). Следовательно, расчет схемы будет вполне аналогичен тому, как это было сделано в данном параграфе. В каждой конкретной ситуации появление тех или иных дополнительных соображений будет приводить лишь к измепепию явного вида элементов соответствующих лучевых матриц. [c.225] Вернуться к основной статье