Оптические резонаторы (волновая теория)

ОПТИЧЕСКИЕ РЕЗОНАТОРЫ (ВОЛНОВАЯ ТЕОРИЯ) [c.142]

Теперь перейдем к волновой теории оптических резонаторов. При конечных размерах зеркал собственные типы колебаний резонатора находятся как стационарные решения задачи с граничными условиями. Каждое решение дает один тип колебаний, который характеризуется собственной структурой поля и собственной частотой. [c.131]

Техника оптических резонаторов существует относительно недавно [89—91]. Однако к насто ящ-ему времени усилиями отечественных и зарубежных исследователей накоплен большой экспериментальный и теоретический материал. Установилась специфическая терминология, во многом заимствованная из техники СВЧ. Широкая практика использования резонаторных систем выработала свои приемы расчета и проектирования. Таким образом, можно говорить о появлении нового раздела физической оптики — теории открытых оптических резонаторов. При рассмотрении свойств открытых оптических резонаторов существенную роль играют как волновые, так и лучевые представления. Для понимания и расчета наиболее фундаментальных характеристик резонатора [c.3]

Величина дифракционных потерь на каждом участке резонатора определяется параметром Френеля и формой волнового фронта. Уменьшение числа Френеля связано с возрастанием роли волновых эффектов и, в частности, приводит к увеличению дифракционных потерь. Кроме того, величина потерь, естественно, зависит от поперечного распределения амплитуды резонансной волны, и, таким образом, различным поперечным модам соответствуют разные дифракционные потери. В системе центрированных диафрагм модам высшего порядка соответствует большая величина дифракционных потерь. Расчет коэффициента дифракционных потерь является одной из основных задач теории оптических резонаторов и подробно рассматривается в гл. 3. [c.20]

В этой книге рассмотрены свойства оптического электромагнитного излучения и те разделы прикладной математики, которые используются для его описания. Одна из задач, которую мы здесь ставим, — провести читателя по долгому, но замечательному пути от первого знакомства с уравнениями Максвелла до таких достижений современной оптики, как геометрическая теория дифракции , асимптотические решения волнового уравнения, теория оптических резонаторов, волоконная оптика и многослойные структуры. [c.6]

Появление лазеров стимулировало развитие теории распространения световых пучков. В классической оптике [77] были подробнее всего изучены особенности формирования изображений при наличии аберраций, связанных как с большой светосилой применяемых устройств, так и со значительной шириной спектрального диапазона излучения. Для анализа процессов в лазерных резонаторах необходимо лишь знание законов преобразования волновых фронтов когерентных пучков. Кроме того, элементы резонатора обычно обладают небольшой оптической силой, лазерные же пучки имеют узкий спектр, малую расходимость и умеренные размеры сечения. Поэтому в лазерном резонаторе привычные для классической оптики аберрации практически отсутствуют в частности, здесь обычно стерта грань между сферической и параболической формами поверхностей оптических элементов. [c.7]

М. м. особенно широко используются в теории оптических резонаторов для составления интегральных ур-ыий, к-рым удовлетворяют поля мод резонаторов, и для описания эволюции рождающихся во многих резонаторах пучков с самовосцроизводящейся (сохраняющей свою форму при распространении) структурой, простейишм из к-рых является гауссов. Распределение ноля гауссова пучка ширины w с радиусом кривизны волнового фронта р пропорционально [c.74]

В последних двух главах рассматривается концентрация поля в некоторых ограниченных областях пространства, в которых имеют место определенные комбинации длин волн и неоднородностей среды это приводит к эффекту, который можно назвать своего рода удержанием излучения. В частности, в гл. 7 мы рассмотрим пассивные и активные резонаторы, используемые в лазерных устройствах и предназначенные для удержания излучения вблизи оси оптических резонаторов и интерферометров Фабри — Перо. При этом мы будем проводить изучение главным образом на основе теории дифракции. В гл. 8 для исследования удержания излучения в поперечном направлении вблизи оси диэлектрического световода задача решается аналитически с использованием модовых решений волнового уравнения. Это позволяет рассмотреть единым образом самые современные вопросы, связанные с такими нелинейными оптическими явлениями, как фазовая самомодуляция и солитоны. [c.9]

Наиболее распространенным источником малых волновых аберраций первого порядка (оптический клин) является непараллельность зеркал. В этом случае F(x) — 1 = 2ikex, где е — угол между зеркалами. Поскольку F — I является антисимметричной функцией х, не равны нулю только Р 1 с четными т — /1. Несложный анализ показывает, что с увеличением угла разъюстировки е центр тяжести распределения поля монотонно смещается в сторону более удаленных друг от друга краев зеркал (противоположный вывод в [80] основан на неточности в рассуждениях). В частности, выражение для собственной функции низшей моды имеет вид и о Uq + A ea X)Nui ([57] рис. 3.6а). В соответствии с этим выражением основная мода оказывается заметно деформированной уже пр и крайне малых углах разъюстировки. Когда е достигает значения Х/(4аЛ ) (что соответствует разности оптических длин на противоположных краях резонатора X/27V), угловая расходимость излучения основной моды примерно удваивается [120] одновременно сама теория возмущений перестает быть применимой для описания этой моды. Такая чувствительность к ничтожным аберрациям приводит к тому, что наблюдать мало искаженную низшую моду плоского резонатора с большим N в опытах с лазерами не удается практически никогда. [c.153]

Если оптическая длина изменяется по сечению резонатора хотя и плавно (волновые аберрации низкого порядка), но в более широких пределах, от теории возмущений приходится отказаться. Поясним основные закономерности с помощью полугеометрического подхода, к которому мы прибегали при рассмотрении полосовых резонаторов в 2.4. Как и тогда, будем следить за траекторией луча, попеременно отражающегося от зеркал резонатора, который для простоты предполагается двумерным. [c.155]

Крзошомасштабные аберрации в неустойчивых резонаторах. В случае неустойчивых резонаторов разлагать в ряды по собственным функциям нельзя [28], и от теории возмущений приходится отказаться зато геометрический подход может быть использован уже без каких-либо оговорок и в еще более простой модификации. Дело в том, что ход лучей, соответствующих низшим модам плоского резонатора, сильно меняется под воздействием самых ничтожных фазовых аберраций (ср. рис. 2.18 и ЪПа), В то же время на протяжении большей части сечения неустойчивого резонатора шаги луча по зеркалу столь велики ( удаление луча от оси на каждом двойном проходе возрастает в М раз), что небольшие аберрации на траекторию луча практически не влияют. Поэтому здесь можно считать ход лучей совпадающим с ходом при идеально однородной среде, а величину набегающего за счет неоднородности искривления волнового фронта — равной разности оптических путей по соответствующим траекториям. [c.159]

Тйпов колебаний. Подобный способ построения теорий открытых резонаторов наталкивается, однако, на серьезные математические трудности, осложняющие получение обозримых прикладных результатов [36—39, 56, 57, 125]. Один из возможных путей преодоления этих трудностей заключается в поисках асимптотического решения волнового уравнения, в приближении малости длины волны оптического излучения по сравнению с поперечными размерами резонаторной полости [2, 64]. [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...