Оптический резонатор

Оптический резонатор, который служит для осуществления взаимодействия излучения с рабочим веществом и в котором происходит отбор энергии от ансамбля генерирующих излучение частиц. [c.120]

Рассмотрим, как будет излучать свет активная среда, помещенная между двумя зеркалами типа используемых в интерферометрах Фабри —Перо (рис. 40.4). Такую систему принято называть активным оптическим резонатором. Пусть возбужденный атом, расположенный в точке А, испускает волну в результате спонтанного перехода между уровнями с инверсной заселенностью. [c.779]

Величина f называется относительными потерями энергии или, сокращенно, потерями. Вместо величины / иногда оперируют с добротностью резонатора Qr. Под добротностью колебательной системы понимают отношение энергии, запасенной в системе, к энергии, выходящей из системы за один период колебаний 2.л/со. Легко показать, что для оптических резонаторов добротность, определенная таким образом, связана с потерями / соотношением [c.781]

Как уже отмечалось в 225, оптический резонатор лазера обеспечивает коллимацию (направленность) излучения, выходящего из лазера. Хотя при использовании рубиновых стержней трудно достичь дифракционного предела углового раскрытия Х/Д излучаемого светового конуса, но, тем не менее, можно получить расходимость светового пучка, не превыщающую нескольких угловых минут. Это значит, что на экране, расположенном на расстоянии километра от лазера, диаметр поперечного сечения светового пучка составит примерно метр без применения каких-либо фокусирующих оптических систем. [c.788]

Таким образом, повышение мощности лазерного импульса достигается сокращением его длительности за счет специального приема включения в работу оптического резонатора. Описанный метод сокращения длительности импульса до 10" с (правда, при некоторой потере его энергии ) дает возможность получить импульсы с мощностью 10 Вт. [c.790]

Как нетрудно понять, изменение ориентации призмы изменяет добротность оптического резонатора. Поэтому описанный метод формирования коротких мощных импульсов получил наименование модуляции добротности оптического резонатора. Лазеры, работающие в таком режиме, называются лазерами с модулированной добротностью. Соответственно условия работы лазера с неизменной во времени добротностью называют режимом свободной генерации. [c.790]

Ввиду большой важности фазового условия (228.2), определяющего спектр генерируемого излучения, кратко остановимся на еще одной его интерпретации. Как известно, основной характеристикой колебательных систем (маятника, пружины, колебательного контура и т. д.) служат частоты их собственных колебаний. При некоторых условиях в таких системах можно возбудить незатухающие колебания (автоколебания), происходящие с собственными частотами исходной колебательной системы. Сказанное относится, например, к маятнику часов, ламповому генератору и т. п. Оптический резонатор также молено рассматривать как колебательную систему, и частоты, определяемые соотношением [c.798]

Принцип работы лазера в режиме модуляции добротности состоит в следующем. Допустим, что внутрь оптического резонатора помещен затвор. Если затвор закрыт, то генерация не возникает и, следовательно, инверсия населенности может достигнуть очень высокого значения. При достаточной мощности накачки на метастабиль-ном уровне можно накопить почти все частицы активного вещества. Однако условие генерации выполняться не будет, так как потери резонатора слишком велики. Если быстро открыть затвор, то усиление в лазере будет существенно превышать потери и накопленная энергия выделится в виде короткого интенсивного импульса света. Поскольку в данном случае добротность резонатора изменяется от низких до высоких значений, то такой режим называется режимом модуляции добротности резонатора. При быстром открывании затвора (за время, которое короче времени развития лазерного импульса) выходное излучение состоит из одного гигантского импульса. При медленном же открывании затвора может генерироваться много импульсов. [c.283]

Для управления добротностью оптического резонатора применяют различные устройства, которые можно разделить на два класса активные и пассивные. К пер- [c.283]

Таким образом, генерация на линии У ) предотвращает достижение порога самовозбуждения на линии / 2- Генерация на линии / 2 в рубине может быть получена в том случае, когда добротность оптического резонатора для нее значительно больше, чем для линии [c.286]

Итак, посылая когерентную световую волну определенной частоты со и определенной поляризации в данный нелинейный кристалл, ориентированный определенным образом внутри оптического резонатора, можно получить за счет энергии исходной волны две новых световых волны [c.236]

Рис. 105. Принципиальная с.хема ОКГ 1,3 — зеркала оптического резонатора, 2—активная среда

Пусть среда с неоднородным уширением, обусловленным эффектом Доплера, находится в оптическом резонаторе. Представим поле в резонаторе на частоте V в виде двух волн, бегущих вдоль его оси навстречу друг другу. Очевидно, что волны взаимодействуют с атомами, имеющими взаимно противоположные направления составляющей скорости на ось резонатора. Поэтому, хотя обе волны имеют одну и ту же частоту V, они вызовут образование двух провалов на кривой коэффициента усиления k v), расположенных симметрично относительно центральной частоты то. [c.290]

Понятие добротности для оптического резонатора вводится так же, как и для любой другой колебательной системы это есть умноженное на 2я отношение энергии поля в резонаторе к энергии, теряемой за период световых колебаний. [c.298]

В простейшем случае оптического резонатора, образованного двумя плоскими зеркалами, расположенными на расстоянии I друг от друга, наибольшую добротность имеют аксиально симметричные типы колебаний. Электромагнитное поле таких колебаний медленно меняется в направлении, параллельном зеркалам, что позволяет ограничиться рассмотрением одномерной задачи, в кото- [c.360]

Это уравнение записано в пренебрежении векторным характером электрического поля, что справедливо для резонатора, в котором созданы условия существования колебаний с определенной плоскостью поляризации. Величина характеризует все виды потерь энергии в оптическом резонаторе. [c.361]

Если усиление активной среды превышает потери для двух собственных частот оптического резонатора, то возможна одновременная генерация двух независимых мод колебаний. [c.363]

ОКГ состоят из активной среды (твердой, газообразной, жидкой), оптического резонатора и устройства накачки (оптической, электрической и др.), стимулирующего генерацию когерентного индуцированного излучения. [c.52]

Наиболее широкое практические применение получили квантовые генераторы оптического диапазона, охватывающие участок спектра от ультрафиолетовой до субмиллиметровой области (X Л 0,1 — 800 мкм). На рис. 12.17 показана структурная схема лазера. Он состоит из рабочего вещества, помещенного в оптический резонатор, источника накачки и часто специального охлаждающего устройства, отводящего тепло от рабочего тела. [c.337]

Оптический резонатор в лазерах в простейшем случае представляет собой два зеркала, установленные строго параллельно друг другу и перпендикулярно оптической оси лазера обращены они друг к другу отражающими сторонами. Для вывода излучения наружу одно из зеркал делают полупрозрачным. При этих условиях излучение, возникшее в лазере, отражаясь от зеркал, многократно проходит через рабочее вещество, вызывая все усиливающееся стимулированное испускание. Таким образом, резонатор осуществляет положительную обратную связь с излучающей системой, заставляя при каждом прохождении излучения через рабочее вещество высвечиваться активные центры При этом в наиболее выгодных условиях оказывается та часть излучения, направление которого совпадает с оптической осью генератора, так как только оно способно многократно отражаться от зеркал, не уходя из рабочего вещества, [c.337]

В противоположность этому лазерное излучение обладает высокой степенью когерентности, обусловленной двумя основными факторами природой индуцированного испускания и наличием оптического резонатора. [c.339]

Блок ОКГ объединяет обычно все оптические элементы лазера рабочее тело (активный элемент), отражатель, лампы накачки, зеркала резонатора. Рабочее тело вместе с одной или несколькими лампами накачки устанавливается в отражателе, отражательная поверхность которого имеет форму цилиндра или эллипсоида. В качестве ламп накачки применяются ксеноновые, криптоновые импульсные или дуговые лампы. Активный стержень помещается внутри оптического резонатора, представляющего собой, например, два плоских или сферических зеркала либо набор плоскопараллельных пластин. [c.37]

Лазерная головка представляет собой вакуумную камеру (рис. 29), в которой расположен оптический резонатор с зеркалами 7,10. охлаждаемыми водой, окно из селенида цинка 6 для вывода излучения, выдвижное зеркало 3 для отражения излучения на калориметр 5, разрядные электроды 12, вентиляторы для прокачки газа 13, аэродинамические трубы и теплообменники 9. Общие размеры этого блока 1,6 м X 1,4 м X 2,1 м, масса 2 т. [c.49]

Добротность оптического резонатора, если пренебречь поглощением среды, заполняющей резонатор, определяется формулой [c.14]

Оптический резонатор, в котором имеет место достаточное взаимодействие излучения с веществом и осуществляется отбор энергии от ансамбля молекул. [c.16]

Еще одна причина, приводящая к наклону канала, связана с режимом работы лазера и определяется распределением интенсивности по сечению луча. Если по сечению более интенсивной является периферийная часть, то за фокальной плоскостью объектива эта часть луча под некоторым углом к геометрической оси будет производить более активное воздействие и скорость образования канала в этом направлении будет больше, в результате чего образуется канал под некоторым наклоном к поверхности. Данный дефект может быть устранен подстройкой оптического резонатора лазера, более равномерным освещением активного вещества, его заменой и т. д. [c.148]

ЛАЗЕР [—усиление когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона, действие которого основано на использовании индуцированного излучения света системой возбужденных атомов, ионов, молекул, помещенных в оптический резонатор газовый имеет газовую активную среду газодинамический использует инверсное состояние активной среды путем адиабатического охлаждения газа, движущегося со сверхзвуковой скоростью жидкостный содержит жидкую [c.244]

Модулятор состоит из мощного соленоида 3 н активного стержня 2, установленных в оптический резонатор между торцом рубинового стержня и выходным зеркалом 4. При прохождении тока по обмотке соленоида возникает электромагнитное поле, изменяющее плоскость поляризации активного стержня. Степень поляризации модулятора определяет длительность светового луча. [c.22]

СО сверхзвуковой скоростью. Г. л. состоит из нагревателя, сверхзвукового сопла (или набора сопел, образующих т. н. с о л л о в у ю решётку), оптического резонатора и диффузора (рис. 1). В нагревателе происходит тепловое возбуждение специально подобранной смеси газов (в результате сгорания топлива или подогрева с помощью электрич. разрядов и ударных волн). [c.381]

Теорией оптических резонаторов занимаются многие ученые. При ее построении необходим учет потерь света, выходящего при многократ ых отражениях за пределы зеркал резонатора (дифракционные потери см. гл. 6). Она существенно отличается от элементарной теории интерферометра Фабри —Перо, в которой надобность в учете дифракционных потерь возникает лишь в тех редких случаях, когда отношение расстояния между зеркалами к их диаметру достаточно велико. [c.253]

Срезы торцов рубинового стержня, используемого в данном случае, делаются косыми и, разумеется, неметаллизированными для того, чтобы при высокой инверсной заселенности уровней, т. е. при высоких значениях коэффициента усиления, сам кристалл не стал оптическим резонатором. [c.790]

Для того, чтобы активное вещество превратить в 1 е-иератор световых колебаний, необходимо, чтобы часть испускаемого света все время находилась в зоне активного вещества и вызывала вынужденное испускание все новых и новых частиц, т. е. надо осуществить обратную связь. Для этого активное вещество помещают между двумя параллельными зеркалами. Допустим, например, что активное вещество представляет собой цилиндрический стержень, а плоскости зеркал 5[ и перпендикулярны к оси этого стержня (рис. 35.7). Тогда луч света, многократно отражаясь от зеркал 5] и много раз проходит через активный стержень, усиливаясь при этом в результате вынужденных переходов частиц. Получается открытый оптический резонатор, представляющий собой [c.277]

Основную роль В сужении линии иэлучегшя лазера играет оптический резонатор. Особенность оптических резонаторов заключается в том, что их размеры значительно больше длины волны, в результате чего возможно [c.280]

Ширина спектра излучения лазера определяется главным образом числом генерирующих мод. В оптических резонаторах может одновременно возбуждаться большое число мод (так называемый многомодовый режим генерации). Вследствие этого лазер обычно излучает набор различных частот, которые лежат внутри линии люминесценции активного вещества. Например, для твердотельных лазеров, работающих в многомодовом режиме, ширина линии излучения Атгсч может быть порядка 1 ГГц. Следует отметить, что многомодовый режим работы генератора ухудшает когерентность и направленность излучения. [c.281]

Параметрический генератор света. Поместив нелинейный кристалл в оптической резонатор, можно превратить параметрическое рассеяние в параметрическую генерацию света. Будем рассматривать скалярный синхронизм — когда волновые векторы (как волны накачки, так и обеих иереизлученных световых волн) направлены вдоль одной прямой эта прямая есть ось резонатора. Ориентируем нелинейный кристалл внутри резонатора таким образом, чтобы направление синхронизма для некоторой конкретной пары частот odj и — oj совпадало с осью резонатора, и введем в резонатор вдоль его оси интенсивную когерентную световую волну накачки частоты ш. Для выполнения условия синхронизма надо позаботиться о поляризации волны накачки. Возможна ситуация, когда волна накачки и одна из переизлученных волн — необыкновенные, а другая переизлученная волна — обыкновенная. [c.236]

При наличии инверсной населенности уровней энергии 2 и i активной среды ( 2> i), т. е. при выполнении условия N2lg2>N)gi (Ni, Nu 2, g — населенности н кратности вырождения уровней 2, i) вынужденное излучение превалирует над поглощением и свет с резонансной частотой ш = 2— i/h усиливается при прохождении через среду. Усиленный таким образом свет люминесценции активной среды называют излучением сверхлюминесценции. Для возникновения генерации вводят положительную обратную связь, располагая активную среду в оптическом резонаторе, который в простейшем случае представляет собой два параллельных зеркала. Одно из зеркал резонатора делается полупрозрачным для частичного вывода излучения. Пространственное распределение поля генерируемого излучения соответствует собственным колебаниям резонатора, называемым модами. Различают продольные и поперечные моды, относящиеся к распределению поля вдоль оси резонатора и в плоскости, перпендикулярной оси. Искусственное снижение добротности резонатора позволяет достичь значительного коэффициента усиления активной среды без возникновения генерации. Последующее быстрое включение добротности приводит к генерации мощных световых импульсов малой длительности (гигантских импульсов). [c.895]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...