ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Резонаторы твердотельных технологических лазеров из "Лазерные резонаторы " Средняя мощность выходного излучения является наиболее важным параметром в лазерах, используемых в технологических процессах, таких как резка, сверление и прочие. Многомодовый режим генерации обеспечивает большую мощность генерации по сравнению с одномодовым в силу более эффективного заполнения излучением активной среды, поэтому в мощных твердотельных лазерах технологического назначения используются, как правило, многомодовые резонаторы. Разработка таких резонаторов сопряжена с рядом особенностей, о которых пойдет речь в данном параграфе. [c.247] Проиллюстрируем сказанное примером. Предположим, технологический лазер должен обеспечить резку листового материала толпди-ной 4 мм с шириной реза не более 0,4 мм. Следовательно, 6 = 2 мм и б7о = 0,2 мм. Из формулы (4.119) получаем, что в данной задаче следует использовать объектив с (//(Т/) = Ю, а качество излучения лазера (см. (4.118)) не должно превосходить величину ту 20 мм - мрад. [c.249] Это означает, что повышение качества поперечной структуры излучения неизбежпо приводит к сужению диапазона допустимого изменения накачки. [c.249] В случае симметричных схем, когда экстремумы зависимости 7(р) сливаются в один глобальный минимум (рис. 4.8), этот диапазон удваивается. [c.249] Преимуществом данной схемы является ее простота и возможность построения па ее основе многоэлементных схем, как резонаторов, так и усилительных каскадов, рис. 4.27. Поперечные характеристики излучения таких многоэлементных схем такие же, как и в случае резонатора с одним АЭ, а мощность генерации в соответствующее количество раз возрастает. [c.251] Недостатком резонатора с плоскими зеркалами является невозможность обеспечить высокое качество выходного излучения при сильной ТЛ АЭ. Действительно, согласно формуле (4.125), нри рт = = 4 дп и Ло = 4 мм имеем щ = 32 мм мрад, что слипхком много для целого ряда технологических задач. [c.251] Для повышения качества выходного излучения необходимо, как это видно из (4.120), увеличивать размер основной моды в АЭ. Этого можно добиться увеличением оптической длины по крайней мере одного плеча резонатора (4.60). Папример, переходом к песимметрич-пым схемам с плоскими зеркалами, в которых одно плечо имеет большую оптическую длину, либо к схемам, содержащим сферическое зеркало, рис. 4.28. Очевидно, что на основе таких одноэлементных схем легко построить двухэлементный резонатор с симметричным расположением АЭ, рис. 4.29. [c.251] Уа = 1 ДП, р = 4 и, следовательно, тпх = 12,5. Такая степень фокусировки, как правило, неприемлема, поскольку приведет к разрушению сферического зеркала. Поэтому в случае, когда р 1, нежелательно использовать схему резонатора, в которой плоское зеркало расположено вблизи АЭ. [c.254] После того, как параметр Ш2 выбрап, значение остальных величин легко найти с иомош,ью формул (4.130), (4.131) и (4.133). В нашем примере имеем в = 0,4, а = 0,33, р = —0,167, или, с учетом (4.126), а = 0,33 м, = 0,4 м и Л = -6 м. [c.254] Проведенный анализ показывает, что разработка схем резонаторов мош пых твердотельных лазеров с высоким качеством поперечной структуры сопряжена с определенными сложностями, так как приходится мириться со значительной неравномерностью распределения мош,ности излучения внутри резонатора. [c.254] Легко показать, что использование вогнутого зеркала с р О вместо выпуклого пе приводит к уменьшению фокусировки, но зато суш,е-ственно увеличивает геометрическую длину левого плеча резонатора и, следовательно, габариты всей лазерной установки. [c.254] Для того, чтобы суш,ественпо уменьшить фокусировку излучения на концевых зеркалах, следует перейти к схеме, в которой большая оптическая длина имеет место в плече с плоским зеркалом. В этом случае у а = 1/2с , р = 1/2, Ш2 = 2. Исходя из выражения для коэффициента гп1 и условия динамической стабильности, можно показать, что в данном случае имеются широкие возможности выбора степени фокусировки па сферическом зеркале. Однако, обш,ая длина схемы при этом становится весьма значительной. Это обстоятельство ограничивает возможности примепепия подобных схем. [c.254] что в данной схеме, при большом значении параметра р, имеется довольно сильная фокусировка излучения на сферическом зеркале. Кроме того, резонатор оказывается достаточно длинным. Однако при пе слишком высоких требованиях к качеству нонеречной структуры данная схема весьма эффективна. [c.255] В качестве примера проведем расчет такой двухэлементной схемы для лазера, качество излучения которого пе должно быть хуже чем 20 мм мрад. Предположим также, что Ко = 3 мм, рт = 4 дп. Тогда имеем р = 1,8, уа = 2,2 дп, шх = 0,64, Ш2 = 2, а = р = 0,8, /5 = 0,5, а = К = 0,36 м, 6 = 0,223 м (рис. 4.30). [c.255] Вернуться к основной статье