Добротность и моды открытого резонатора

Прежде чем перейти к детальному описанию методов, с помощью которых могут быть рассчитаны моды открытого резонатора, напомним некоторые технические термины. Добротность резонатора Q определяется как Q = со о, где со — частота моды, а /о — ее время жизни в незаполненном резонаторе, т. е. в резонаторе без активной среды. Величина /о — это время, за которое интенсивность моды уменьшается в е раз. В данной книге будет использована константа затухания х = 1/2 /о- Чтобы получить большую добротность Q, согласно физической оптике (теории дифракции), нужно обеспечить выполнение следующего условия. В случае двух зеркал с апертурами 2/11 и 2/12, разнесенных на расстояние О, должно выполняться неравенство [c.68]

В1961 г. была также опубликована выдающаяся работа Фокса и Ли [164], положившая начало теории открытых резонаторов в ее современном виде. В этой работе впервые была численно решена для нескольких частных примеров задача о существовании и свойствах низших (т.е. наиболее добротных) мод пустых резонаторов из плоских и вогнутых зеркал. Здесь же было введено понятие дифракщюяных потерь, которые являются долей общего потока излучения, рассеиваемой благодаря дифракции (или, в случае не рассматривавышхся в [164] резонаторов из выпуклых зеркал, по иным причинам) и проходящей мимо зеркал. Это понятие применительно к резонаторам оптического диапазона оказалось намного полезнее, чем понятие добротности, и к настоящему времени почти полностью вытеснило последнее. [c.61]

Добротность и моды открытого резонатора. До сих пор добротность резонатора рассматривалась без учета модо-вой структуры излучения. Однако, как уже отмечалось, потери в открытом резонаторе могут сильно изменяться от одной моды к другой. Поэтому надо рассматривать, строго говоря, добротность не резонатора вообще, а добротность данной моды в данном резонаторе. Подчеркнем, что именно различие потерь для разных мод лежит в основе процесса формирования поля лазерного излучения это обстоятельство отмечалось в 2.2 при обсуждении роли резонатора в лазере. [c.116]

Итак, при 6i Ф 82 существуют такие наборы параметров х, б и 0, при которых под действием падающего поля возбуждаются колебания периодической решетки, близкие к собственным колебаниям соответствующего периодического открытого резонатора, и это приводит к полному отражению падающей волны. Неравенство 6i Ф 63 означает, по существу, что связь полей в зонах прохол<дения и отражения должна осуществляться ТЕМ-волнами, постоянные распространения которых не совпадают. Из численного анализа следует, что добротность резонансов в точках полного отражения изменяется при возрастании 6 и увеличивается в тех случаях, когда они располагаются ближе к границе, за которой область становится нерезонансной (рис. 61). На рис. 61, а (под рисунками величины N, Mi и — составляющие вектора [N, М , М2], определяющего режим связи полей над и под решеткой) приближение к границе, разделяющей резонансную и нерезонансную области, происходит при уменьшении Эффект полного отражения на фоне полной прозрачности решетки становится все более высокодобротным и исчезает с пересечением границы 63 = 1. На рис. 61, б добротность режимов полного отражения возрастает по мере приближения 0 к значению 0,37, отделяющему области с 44 + М2 = 3 и Mi + = = 2. Во второй из них не выполнены условия реализации режима полного отражения, так как постоянные распространения волн, распространяющихся в различных каналах, совпадают, т. е. связь, по существу, происходит на одной волноводной моде. [c.119]

Такимобразом, сама конструкция открытого резонатора существенно ограничивает число рабочих мод, которые могут в нем существовать, т. е.тех мод, у которых добротность достаточно высокая. [c.45]

Размеры резонаторов, которые работают на одной или нескольких модах в микроволновом диапазоне 1 см), порядка длин). волны. Они достаточно удобны и для изготовления и в работе. На оптических частотах ситуация меняется. Резонаторы здесь становятся существенно многомодовыми (миллионы типов колебаний). Однако число мод может быть и ограничено, когда требуется высокая добротность только для одного направления. (Определение добротности приводится ниже, в 5.) В этом случае рассмотрение удобно проводить на примере двух параллельных зеркал, разделенных некоторым расстоянием, которые образуют открытый резонатор Фабри Перо. [c.103]

Отметим еще одно важное отличие открытого резонатора от объемного. Дело в том, что сохранение только торцевых отражающих стенок в сочетании с малостью длины волны, обусловливающей уменьшение дифракционных эффектов, приводит к существенному различию потерь-для разных мод. Это обстоятельство позволяет, во-перзых, осуществлять дополнительное разрежение (селекцию) мод вплоть до получения одномодоюго режима, а во-вторых, обеспечить весьма высокую добротность для некоторых мод или даже для одной моды. [c.112]

В оптическом и инфракрасном диапазонах применяют открытые резонаторы, образованные двумя плоскими или сферическими зеркалами. В таких резонаторах существуют собственные электромагнитные колебания (моды) Т тпр< где индексы т, п, означакя число вариаций поля в поперечных направлениях, а индекс р — число вариаций поля вдоль оси резонатора. Основной является мода Товр-Добротность открытых резонаторов определяется потерями е зеркалах и дифракционными потерями [c.136]

Возбуждение О. р., как и радиоволноводов, происходит с помощью петель, штырей, щелей, отверстий и т. п. (см. Антенна). О. р. с металлич. стенками широко применяются в технике СВЧ как частотные фильтры и резонансные колебат. системы генераторов, усилителей, приёмных устройств, ускорителей, ёпектр-анализаторов и др. Но, начиная с частот 10 Гц, О. р. при работе на осн. моде становятся слитком малыми (/ 1 мм), и поскол ку толщина скин-слоя б пропорц. УX, а размеры О. р. уменьшаются пропорц. X, его добротность ухудшается по закону Q УX. Применение же больших О. р. с возбуждением высших мод затруднено из-за очень плотного спектра собств. частот. Поэтому в миллиметровом, субмиллиметровом и оптич. диапазонах О. р. вытеснены открытыми резонаторами, в к-рых осуществляется разрежение спектра за счёт высвечивания поперечных мод с большими индексами тпп через открытые участки боковых поверхностей (см. Кеазиоптика, Оптический резонатор). [c.483]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...