Резонатор потери

Напомним, что в эффективном коэффициенте отражения учтены потери энергии любой природы, в том числе потери из-за выхода излучения через боковые стенки резонатора. Вполне ясно, что для пучков, распространяющихся наклонно по отношению к оси резонатора, потери будут больше, чем для осевых пучков. Поэтому порог генерации для наклонных пучков выше, чем для осевых. Кроме того, следует помнить об ограниченности запаса энергии активной среды, способного перейти в вынужденное излучение. Поскольку для осевых пучков потери меньше, чем для наклонных, их интен- [c.782]

Генератор является самостоятельным источником электромагнитного излучения. Излучение генератора полностью определяется его внутренними свойствами способом и мощностью накачки, особенностями отражения и пропускания зеркал, наличием внутри резонатора потерь энергии. [c.278]

Итак, в кольцевых неустойчивых резонаторах даже при угловой селекции излучения помимо волн с желательным направлением распространения существуют также волны с противоположным направлением обхода и теми же потерями. Излучение первых из них заполняет все сечение резонатора потери в этом случае вызваны главным образом тем, что часть пучка проходит мимо зеркала (ничтожные дифракционные хвосты распределений задерживаются все же и диафрагмой или другим селектирующим элементом). Излучение волн с противоположным направлением обхода при разумном выборе параметров селектора интенсивно лишь в области с небольшими поперечными размерам здесь потери обусловлены преимущественно тем, что часть излучения рассеивается на селектирующем элементе, однако они остаются прежними. Подчеркнем, что равенство собственных значений для этих двух родов волн вытекает из самих общих свойств интегральных уравнений и не может быть нарушено даже при наличии неравномерно распределенной инверсной населенности. [c.238]

Установление процесса синхронизации мод можно проследить и путем рассмотрения его развития во времени. При этом надо учесть, что период модуляции равен времени обхода светом резонатора и. По этой причине циркулирующее в резонаторе лазерное излучение проходит через модулятор периодически при одном и том же значении фазы модуляционного цикла, соответствующей минимуму вносимых в резонатор потерь (рис. 4.2, а). Соответственно излучение концентрируется в коротком импульсе, т. е. в том интервале времени, в котором малы модуляционные потери. [c.135]

СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ РЕЗОНАТОРА. ПОТЕРИ 325 [c.325]

Свободные колебания резонатора. Потери [c.325]

СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ РЕЗОНАТОРА. ПОТЕРИ 327 [c.327]

СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ РЕЗОНАТОРА. ПОТЕРИ 329 [c.329]

Наглядно получение такого контура можно представить так. Пусть имеем контур, состоящий из одного витка провода, который играет роль индуктивности, и плоского конденсатора (емкость контура), соединенного с этим витком. Если теперь вращать эту систему вокруг какой-то оси, то получим объемный контур или объемный резонатор — колебательные системы, представляющие собой полость с проводящими стенками, внутри которой могут возбуждаться электромагнитные колебания (рис. 2.8). Переменное электрическое поле локализуется между пластинами конденсатора (как в обычном С-контуре), а переменное магнитное поле распределено кольцеобразно. Потери в объемном резонаторе в значительной степени связаны с потерями, вызванными скин-эффектом в стенках резонатора. Потерь на излучение просто нет из-за [c.67]

Оптический резонатор обладает определенной добротностью, которая связана с потерями в резонаторе. Чем больше потери, тем меньше живет фотон внутри резонатора. Потери связаны с поглощением и рассеянием излучения в активной среде, с дифракцией излучения на ограничивающих апертурах, возможной некоторой разъюстировкой зеркал (вредные потери), а также с частичной прозрачностью зеркал резонатора (полезные потери). [c.129]

Обобщая модель, введенную в задаче 15.5, можно получить простую модель лазера. Для этого предположим, что образец, содержащий п трехуровневых систем, заключен в резонатор, потери в котором учитываются с помощью конечного времени жизни Тс фотонов резонансной моды. [c.396]

Если для пассивного резонатора потери очень велики, то ширина линии затухающей моды может быть больше, чем частотный интервал между соседними модами, которые в результате теряют свою индивидуальность. С точки зрения подхода, принятого в работе [1], это эквивалентно ситуации, когда поле излучения ие в состоянии выдержать значительного числа проходов до момента окончательного затухания и поэтому процессы распространения и дифракции не успевают отфильтровать моды. [c.24]

Далее учтем запаздывание импульса при распространении в свободном пространстве, а также полезные и вредные потери энергии за время двойного прохода резонатора. Потери можно учесть, подбирая эффективный коэффициент отражения R выходного зеркала. В результате получим [c.409]

Для собственных функций, сосредоточенных вблизи оси резонатора, потерями на излучение можно пренебречь, и это приводит к тому, что при построении собственных функций открытого резонатора можно применить ту же методику, что и для замкнутых областей. [c.226]

Сказанное следует уже из рассмотрения линий передачи и резонансных систем СВЧ Диапазона. На рис. 0.1 и 0.2 показаны некоторые основные типы тех и других, находящие применение в инженерной практике. Разнообразие используемых на практике конструкций объясняется большим количеством различных, часто противоречивых, технико-экономических требований, предъявляемых к этим элементам. Основными требованиями являются частотные свойства (диапазон рабочих частот для волновода, диапазон перестройки для резонатора), потери, уровень передаваемой мощности, габариты, вес, технологичность, стоимость. Большое значение имеют возможности сопряжения волноводов и резонаторов друг с другом и с активными элементами. Не последнюю роль играет и возможность достаточно точного расчета основных характеристик проектируемых элементов. [c.7]

Генератором называется совершенно иная система. Она является самостоятельным источником электромагнитных волн. Излучение генератора полностью определяется его внутренними свойствами способом и мощностью накачки, особенностями отражения и пропускания зеркал резонатора, наличием внутри резонатора потерь энергии. Генератор не требует внешнего источника света. [c.20]

Процесс каскадного увеличения числа фотонов в результате вынужденного излучения продолжается до некоторого момента. Как только интенсивность излучения достигает определенного значения, зависящего, в частности, от дифракционных потерь резонатора и пропускной способности полупрозрачного -выходного зеркала резо- [c.384]

Условие генерации. Предположим, что в данный момент времени через данную точку среды с отрицательной температурой вдоль оси кристалла рубина влево или вправо распространяется излучение с частотой V. Пусть интенсивность в данный момент будет /q. Это излучение, пройдя через среду, попадет на зеркало резонатора, затем, отразившись от него, распространится в противоположном направлении. Далее, отразившись от второго зеркала резонатора, пройдя в общей сложности через активную среду путь длиной 2L (L — длина активной среды между зеркалами резонатора), достигнет прежней точки. В отсутствие потерь энергии после такого цикла интенсивность излучения стала бы равной [c.386]

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]

Выше неоднократно подчеркивалось значение резонатора для самовозбуждения генерации лазера. Генерация начинает развиваться, как только инверсная заселенность примет пороговое значение, определяемое потерями энергии в резонаторе. Поэтому целесообразно иметь большие потери на первом этапе освещения кристалла с тем, чтобы задержать начало развития генерации и накопить в освещенном кристалле более высокую концентрацию возбужденных ионов хрома. Можно расположить перпендикулярно пучку только одно зеркало, а другое зеркало или призму полного отражения (рис. 40.9) вводить в рабочее положение лишь после того, как будет достигнута высокая инверсная заселенность. [c.789]

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]

Рассмотрим некоторые следствия, вытекающие из принципа цикличности. Амплитуда волны за счет усиления в активной среде за один цикл изменяется в ехр[а(о))А] раз, что должно компенсироваться выходом излучения из резонатора вследствие частичной прозрачности зеркал, дифракцией и потерями любого другого происхождения. Следовательно, применительно к амплитуде поля принцип цикличности требует выполнения равенства [c.795]

Установить зависимость дифракционных потерь от величин т, п, УТЛ/а, У киь для резонатора с плоскими зеркалами размером аЬ. [c.909]

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]

Предположим, что управление потерями в резонаторе лазера осуществляется следующим образом когда мощность генерируемого излучения нарастает, потери увеличиваются, а когда мощность излучения начинает спадать, потери уменьшаются. Это и есть отрицательная обратная связь. Она оказывает тормозящее воздействие на развитие процессов вынужденного испускания в активном элементе лазера в результате процесс формирования выходного светового импульса затягивается во времени, длительность импульса увеличивается, его максимальная мощность уменьшается. [c.230]

Для установления связи Тр и Кп необходимо учесть тот факт, что Кц опи сывает усредненные за круговой 01бх0Д резонатора потери, т. е. за время [c.53]

При оценках энергетических параметров не были учтены дифракционные потери света в резонаторе, потери на термическом двулучепреломлении активной среды и т. п. Учет этих потерь приведет к меньшим значениям энергетических параметров лазера. Кроме того, мы предполагали, что в генерации участвует весь объем кристалла граната, что достигается лишь при многомодовой генерации. При необходимости получать одномодовую генерацию часть апертуры кристалла диафрагмируется так, что работает лишь центральная, приосевая область кристалла. В этом случае выходная мош.ность лазерного излучения падает пропорционально уменьшению рабочего объема кристалла. Так, например, если нулевая мода лазера имеет диаметр в 2 раза меньший, чем диаметр кристалла, то ее выходная мощность примерно в 4 раза ниже мощности мнотомодо-вой генерации без диафрагмы и составит для принятых выше параметров около 2,5 и 9 Вт для длин волн 1338 и 1064 нм соответственно. [c.67]

Условие цикличности требует, чтобы соответствующий рассматриваемой моде световой пучок полностью воспроизводил самого себя на протяжении одного цикла, т. е. при двойном прохождении резонатора. В случае сферических зеркал этому условию удовлетворяет гауссов пучок с определенными параметрами, зависящими от геометрии резонатора. В самом деле, пусть в некоторых сечениях 2] и 22 (рис. 6.22) имеются сферические зеркала, отражающие поверхности которых совпадают с волновыми поверхностями гауссова пучка. Тогда исходный гауссов пучок после отражения будет преобразован в такой же пучок, распространяюшийся в противоположном направлении, а после отражения от второго зеркала он полностью совпадает с исходным. При этом мы предполагаем, что диаметр 2ш(я) пучка в месте расположения зеркал много меньше их диаметров. Практически достаточно, чтобы диаметр й зеркала в несколько раз превосходил диаметр 2ш пучка интенсивность настолько быстро уменьшается при + что при с(=3-2ш мимо зеркала проходит лишь 0,01% от полного светового потока. Эта величина характеризует дифракционные потери резонатора. Потери иного происхождения (например, из-за пропускания и по- [c.300]

Важно отметить, что в случае неустойчивых резонаторов потери не зависят от размеров зеркал. Автор Ш1 показал, что oto также справедливо для зеркал произвольной и несимметричной формы при условии, что поверхности зеркал имеют протяженность в обо стороны от центральной линии резонатора. Физическая причина этого заключается в том, что уменьшение размеров одного зеркала приводит к пропорциональному уменьшению углов раствора для воли в обоих направлениях, в результате чего относительные поперечные размеры, а с ними и доли теряемой монцюсти ос1аются неизменными. Прдставляя значения и из (5v53) в (5.56), можно выразить Г через gi и 2 [c.138]

Цотери, характерные для открытого резонатора, разделим на три группы потери, обусловленные пропусканием выходного зеркала резонатора дифракционные потери, обусловленные тем, что апертуры зеркал и всех элементов внутри резонатора имеют конечные размеры потери, связанные с частичным поглощением излучения внутри резонатора, в его зеркалах, а также с рассеянием излучения через боковую поверхность активного элемента. В 2.1 и 2.2 использовалось разделение потерь на полезные и вредные. Очевидно, что указанные выше потери первой группы относятся к полезным потерям (соотношение (2.1.8) для коэффициента полезных потерь описывает потери, связанные с пропусканием зеркал резонатора). Потери третьей группы являются, очевидно, вредными потерями. Что же касается дифракционных потерь, то они могут выступать в одних случаях в роли вредных, а в других случаях — в роли полезных потерь. [c.113]

Потери в неустойчивом резонаторе по геометрооптической теории. В устойчивых резонаторах потери, связанные с конечной величиной апертуры зеркал, являются, как правило, вредными, нежелательными потерями. В неустойчивых же резонаторах указанные потери — это полезные потери благодаря им и образуется выходящий из резонато- [c.199]

Затворы. Лазер с модуляцией добротности резонатора ботает следующим образом. В процессе накачки лам-й активного элемента включается АОМ, который бла-даря дифракции света вносит в резонатор потери, еспечивая такую низкую добротность, при которой не [полняются условия генерации. Когда энергия, западная активным элементом, достигает необходимого овня, АОМ выключается и происходит генерация одного и короткого импульса излучения. Первоначаль-модуляция добротности осуществлялась механиче- [c.47]

С помощью специальных усовершенствований можно увеличить мощность лазеров. С этой целью помещая между одним из зеркал резонатора и торцом кристалла многогранную призму, вращающуюся с большой скоростью (порядка 40 ООО об/мин), увеличиваем в течение определенных промежутков времени потери в резонаторе. Такое искусственное завышение потерь приводит к накоплению большого числа атомов в метастабпльном состоянии. Затем в некоторые моменты времени потери резко уменьшаются и происходят массовые вынужденные переходы, что приводит к увеличению мощности излучения в 1000 раз и более. При этом мощность лазера, работающего на таком режиме, превышает 10 Вт/см , а излучаемые импульсы называются гигантскими. [c.388]

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]

Помимо усиления активной средой, существует ряд факторов, которые уменьшают амплитуду волны внутри резонатора. Коэффициенты отражения зеркал резонатора не равны единице. Более того, для вывода излучения из резонатора по крайней мере одно из зеркал делается частично прозрачным. Кроме того, при распространении излучения вдоль оси резонатора будут и другие потери энергии потока излучения, вызванные его дифракцией, рассеянием в среде, заполняющей резонатор и т. д. Все эти потери энергии можно учесть, введя для зеркал некоторый эффективный коэффициент отражения Гэфф> который меньше значения истинного коэффициента отражения зеркал г. [c.780]

Количественное соотношение, определяющее возможность генерации направленного потока излучения, можно найти из следующих соображений. Поток излучения со спектральной плотностью /о, возникший в какой-либо точке А активной среды (см. рис. 40.4) и направленный вдоль оси резонатора, усиливается на пути к правому зеркалу, отражается от него и после отражения от левого зеркала опять пройдет через точку А, распространяясь в своем исходном направлении. Таким образом, за один цикл распространения в резонаторе излучение пройдет путь 2Ь. В отсутствие всяких потерь энергии это должно привести к увеличению потока до величины /оСхр [2а(оз)Т], где а(оз) — коэффициент усиления. Однако в результате потерь, которые учтены эффективным коэффициентом отражения зеркал Гдфф, фактическая плотность потока энергии после одного цикла его распространения в резонаторе определится выражением /оГэффехр[2а(со)Е). Поэтому решение вопроса о возможности возбуждения генерации в резонаторе сводится к условию [c.780]

А теперь кратко обсудим вопрос об относительной величине энергии, покидающей объем резонатора, образованного плоски.ми зеркалами, вследствие дифракции за время одного цикла. Для того чтобы дифракционные потери были малыми, дифракционное уширение пучка должно составлять небольшую часть от поперечных размеров зеркал. В этом случае, как известно, мы имеем дело с дифракцией Френеля, и пучок расширяется на величину, примерно равную радиусу первой зоны Френеля iXL. Если бы вблизи одного из зеркал амплитуда сохраняла постоянное значение вдоль волнового фронта, то относительные потери за счет дифракции при достижении второго зеркала были бы, очевидно, пропорциональны кЫа + iXLIb. Однако амплитуда поля на краю зеркал обращается в нуль, в результате чего потери оказываются пропорцио-наль.чыми кубам отношений ]/ХЕ/й, Y kL/b (см. упражнение 252). Кроме того, потери увеличиваются с ростом т а п, т. е. потери минимальны для аксиальных волн и увеличиваются по мере возрастания угла между осью резонатора и волновым вектором. [c.807]

Выражение (35.29) служит основой расчета выходного излучения многих реальных лазерных систем. Для определения 5ген надо первоначально определить параметры активного вещества к1 и а, знать коэффициенты отражения зеркал и коэффициент вредных потерь р. Величина р обычно очень мала, так как степень однородности активных стержней и качество изготовления других элементов резонатора очень высоки. [c.279]

В отличие от активных модуляторов добротности, у которых момент выключения потерь определяется в)1еш-ними факторами, включение добротности пассивными модуляторами полностью определяется плотностью излучения внутри резонатора и их оптическими свойствами. В качестве пассивных модуляторов (или пассивных затворов) могут использоваться просветляющиеся фильтры, пленки, разрушающиеся под действием излучения, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности света, органические красители и т. д. Особое место среди пассивных затворов занимают затворы на основе просветляющихся фильтров. Исключительная простота таких затворов в сочетании с высокими параметрами получаемых с их помощью моноимпульсов излучения обеспечила им весьма широкое распространение. В основе работы этих затворов лежит способность просветляющихся фильтров обратимо изменять коэффициент поглощения под действием интенсивных световых потоков. Введение в резонатор пассивного затвора (рис. 35.10) приводит к увеличению порогового уровня накачки, в результате чего к моменту начала генерации па метастабилышм уровне накапливается значительное число активных частиц. При возникновении генерации лазерное излучение, проходящее через затвор, резко уменьшает его потери и запасенная энергия излучается в виде мощного импульса. Длительность этого импульса почти такая же, как и в режиме мгновенного включения добротности. Применение этих затворов значительно упрощает конструкцию генератора и позволяет получить параметры выходного импульса, близкие к предельным. [c.284]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...