Резонатор с диафрагмой

Исторически первым типом углового селектора, сообщения об опытах с которым появились уже в 1962 г. [139, 204], явилась система из двух софокусных линз и помещенной в их общем фокусе диафрагмы с малым отверстием. Плоскому резонатору с подобным селектором (рис. 4.5 а) идентичен концентрический резонатор с диафрагмой в центральной плоскости (рис. 4.5 б) [183, 174]. Принцип действия такого селектора очевиден. Кстати, вместо диафрагмы может использоваться пассивный затвор просветляющийся раньше других участок его сечения в дальнейшем играет роль отверстия Ь диафрагме [209]. [c.217]

Z//2) (1 +>/1 - 4//L), где L - период линии (полная длина резонатора). Отсюда видно, кстати, что если классифицировать кольцевые резонаторы с диафрагмой по свойствам лучевой матрицы их полного обхода начиная от плоскости диафрагмы, то наша схема относится к частному случаю В = = 0. Об опасности, подстерегающей при попытках упрощенного рассмотрения подобных схем в приближении гауссовых пучков, рассказано в [40]. [c.238]

Резонатор с диафрагмой. Предположим, что внутри резонатора длиной L находится диафрагма — поглощающая плоскость с отверстием, диаметр которого 2а. Апертуры зеркал резонатора полагаем неограниченно большими. Обозначим через и 2 расстояния от диафрагмы до соответственно левого (радиус кривизны и правого (га) зеркал [c.159]

Этот безлинзовый резонатор показан на рис. 2.39, г. В отличие от исходного резонатора с диафрагмой он имеет зеркала с конечной апертурой, радиус апертуры зеркал равен [c.160]

Для несимметричного резонатора с диафрагмой не существует, вообще говоря, эквивалентного пустого резонатора. Можно, однако, показать [33], что и в общем случае несимметричного резонатора с диафрагмой (и неограниченно большими апертурами зеркал) дифракционные потери и распределения амплитуды поля на зеркалах определяются только тремя параметрами. В качестве таких параметров выступают следующие комбинации из а, г , г . [c.161]

Результат (2.6.52) следует из соответствующих интегральных уравнений, описывающих распространение излучения в резонаторе с диафрагмой. [c.161]

Сравнивая (2.6.53) и (2.6.51), заключаем, что для симметричных резонаторов с диафрагмой параметр y совпадает с числом Френеля N, а параметр g — с параметрами Gi и Gj для эквивалентного безлинзового резонатора. [c.161]

Отсюда видно, что два конфокальных резонатора с диафрагмой имеют одинаковые дифракционные потери и одинако- [c.161]

Конфокальный резонатор с диафрагмой. Если апертуры зеркал достаточно велики, то решающее влияние на форму каустики в конфокальном резонаторе может оказать диаф- [c.195]

В 2.6 отмечалось, что наибольшие дифракционные потери в конфокальном резонаторе с диафрагмой ) имеют место тогда, когда диафрагма находится посредине резонатора. Если же диафрагму смещать к одному из зеркал, то потери будут уменьшаться. Это объясняется тем, что при смещении диафрагмы каустика перестраивается-, в результате перетяжка пучка следует за диафрагмой. Согласно [c.196]

Усиление Не —Ые-лазера иа красной линии (Я, = 632,8 нм) составляет 2 % за проход. Резонатор образован двумя вогнутыми сферическими зеркалами с одинаковыми радиусами кривизны = 5 м и расположенными на расстоянии L = 1 м друг от друга. Чтобы получить генерацию на моде ТЕМоо, внутри резонатора с обоих его торцов помещают две одинаковые диафрагмы. Вычислите диаметр диафрагмы. [c.327]

В заключение осталось упомянуть о случаях, когда сечение световых пучков в резонаторах ограничивается не столько зеркалами, сколько ка-кими-нибудь расположенными не слишком близко к ним диафрагмами. К данному разряду относится, например, изображенный на рис. 2.7г резонатор с = О - у него сечение пучка ограничивается главным образом линзой отметим, что такая ситуация имеет место практически для всего класса резонаторов с = 0. В подобных случаях целесообразно строить интегральные соотношения, начиная обход не с одного из концевых зеркал, а прямое элемента, ограничивающего сечение пучка. [c.81]

Резонаторы с произвольно расположенными апертурными диафрагмами. Обсудим явления, связанные с характером ограничения сечения генерируемых пучков в реальных лазерных резонаторах. Вначале будем полагать, что эти ограничения осуществляются исключительно диафрагмами, так что речь пойдет о размерах и расположении этих диафрагм, а в случае неустойчивых резонаторов — еще и о состоянии их краев. [c.137]

При многократных проходах через резонатор возрастающее сечение пучка оказывается ограниченным конечными размерами характерной для резонатора апертурной диафрагмы часть излучения при этом выходит из резонатора. Указанная структура поля определяет специфику конструктивного выполнения оптических схем лазеров с неустойчивыми резонаторами именно ту часть излучения, которая выходит за границы указанной диафрагмы, и используют для вывода излучения из резонатора. [c.82]

Чувствительность потерь в резонаторе к разъюстировке в плоскости, содержащей ребро при вершине прямого угла призмы-крыши (угол а ), столь же велика, как и в плоском резонаторе в то же время небольшие отклонения луча в резонаторе (например, отклонения за счет термического клина в элементе) или призмы в плоскости, перпендикулярной к ребру, не ухудшают характеристик исходного резонатора. Возможное увеличение потерь в резонаторе при его разъюстировке на угол а" в направлении, перпендикулярном к ребру призмы, определяется виньетированием действующего поперечного сечения резонатора подобно тому, как это имеет место при разъюстировке устойчивых резонаторов с аберрациями второго порядка (см. п. 2.1) это увеличение может быть легко определено из геометрии резонатора. Так, если причиной разъюстировки является термооптическая клиновая деформация в активном элементе, приводящая к отклонению луча, проходящего через него, на угол а", то относительное изменение энергии излучения и(а")/ и(0) определяется формулой (2.10) величина уа в данном случае равна aid, где 1а — расстояние от апертурной диафрагмы 2 (активного элемента) до вершины призмы (рис. 3.16, а). [c.146]

Рассмотрим потери, вносимые в резонатор гауссовой диафрагмой, при этом для общности будем считать, что она совмещена с квадратичным фазовым корректором (линзой) и их совместное действие на нучок описывается матрицей (1.40), причем величина Р принимает комплексные значения [c.34]

Рис. 2.6. Эквивалентность симметричного резонатора с зеркалами конечного размера резонатору с внутренней диафрагмой

Существенную роль в технике открытых оптических резонаторов играют дифракционные потери. Любой реальный резонатор содержит те или иные элементы, которые ограничивают его поперечный размер. Такими ограничивающими элементами могут оказаться оправы зеркал, апертура активного элемента или специальные диафрагмы. Излучение последовательно проходит через ограничивающие элементы при этом вследствие дифракционного взаимодействия с диафрагмами и отражения от сферических зеркал в каждом плече резонатора устанавливается конечная угловая апертура волны. Часть волнового фронта экранируется последующим ограничивающим элементом, что приводит к потерям энергии. [c.20]

Пятое свойство подобия. Рассмотрим еще одно интересное для практики свойство подобия резонаторов. Представим симметричный резонатор длиной составленный из одинаковых зеркал с радиусом кривизны Я и апертурным размером ао. В центре резонатора расположена диафрагма, размер отверстия которой а (рис. 3.3). Вследствие симметрии схемы целесообразно рассматривать структуру. [c.54]

Нетрудно видеть, что это уравнение совпадает с уравнением для обычного симметричного резонатора без диафрагмы (3.106) при а = а (1— /2 ) 2 и g = 2g —1 = 1—Отсюда следует, что введение в центр симметричного резонатора диафрагмы с отверстием размером 2а эквивалентно в отношении дифракционных потерь ограничению апертурного размера зеркал до величины а (1—L 2R) V2. [c.55]

Из линейных резонаторных структур, допускающих упомянутую редукцию дифракционной задачи, следует прежде всего отметить плоскопараллельный резонатор с симметрично расположенной линзой (рис. 5.2,а). Как отмечено в [2], такой резонатор эквивалентен двухзеркальному, образованному одинаковыми сферическими зеркалами. Кривизну образующих поверхностей эквивалентного резонатора легко найти, сравнивая собственные лучевые матрицы обеих структур, изображенных на рис. 5.2,а и б при / =2/. Апертурное сечение рассматриваемого резонатора должно совпадать с местоположением линзы. В приложении к гауссовым пучкам апертурное сечение определяется максимальным отношением размера пятна к радиусу диафрагмы. [c.132]

В частном случае сим-жтричного резонатора (когда = 2 = 112 и Г1 = г2 == г) удобно воспользоваться аналогией между открытыми резонаторами и линзовыми волноводами. Резонатор с диафрагмой, изображен- [c.160]

Напомним, что конфокальный резонатор без диафрагмы, образованный зеркалами с конечными (притом неравными) апертурами, характеризуется параметрами N Gi = 0 Ga = 0. Параметр у = a LI2Mi (L — в кон кальном резонаторе с диафрагмой и бесконечно большими апертурами зеркал играет такую же роль, какую играет число Френеля N Oj iJXL в конфокальном резонаторе без диафрагмы и конечными апертурами зеркал. Как 7, так и N определяют дифракционные потери в соответствующих конфокальных резонаторах малость дифракционных потерь соответствует большой величине этих параметров (Л > 1 V > 1). [c.162]

Сопоставление селективных свойств различных резонаторов с диафрагмой даио в [33] показано, что наибольшей селективностью обладает конфокальный резонатор. [c.213]

L)X/n = 0,73 мм, где — радиус кривизны вогнутого зеркала, а L —длина резонатора. Предположим, что для осуществления генерации на моде ТЕМоо в резонатор вблизи сферического зеркала помещена круглая диафрагма достаточно малого диаметра 2а, чтобы предотвратить генерацию на моде ТЕМю. Следовательно, полные потери этой последней моды должны достигать по крайней мере величины 7 = 7(Яр/Р ор) = 0,54, а дифракционные потери из-за введения диафрагмы должны составлять Yd = v —V = 0,42. Поэтому дифракционные потери за полный проход резонатора равны 2уа = 0,84, что в соответствии с (5.7в) при полном проходе резонатора дает потери Г, =57%. Чтобы найти требуемый размер диафрагмы, заметим, что потери после полного прохода резонатора, показанного на рис. 5.14, оказываются такими же, как и при одном проходе в симметричном резонаторе, образованном двумя одинаковыми зеркалами с радиусами кривизны R = 5 м, расположенными друг от друга на расстоянии = 2L = 1 м, и с диафрагмой внутри резонатора диаметром 2а. Из рис. 4.37, б видно, что, поскольку g = 0,8 и потери должны составлять 57 %, необходимо, чтобы N = a / kLs = 0,b, откуда получаем размер диафрагмы а = 0,73 мм. При этом из рис. 4.37, а мы видим, что при такой диафрагме мода ТЕМоо эквивалентного симметричного резонатора имеет потери, равные 28 %. Поэтому они также равны дифракционным потерям нашего резонатора за полный проход, а это означает, что в соответствии с (5.7в) потери за один проход равны уа 0,164. Таким образом, полные потери моды ТЕМоо возрастают до v = V + Vd = 0,283 и пороговая мощность накачки должна быть равной Я р = 5,2 кВт. Из (5.33) получаем следующее среднее значение выходной мощности при Р =10 кВт Я = 58(Л /Л,)[(Я,/Я -1] = 1.45 Вт, где [c.269]

Если исходный резонатор симметричен и содержит единственную апертурную дифрагму, можно построить симметричный же резонатор без промежуточной диафрагмы, распределения полей на концевых зеркалах которого будут повторять распределение поля в плоскости диафрагмы исходного резонатора способ построения поясняет рис. 2.8. Более сложные резонаторы с внутренними диафрагмами, в том числ е несимметричные или содержащие более одной диафрагмы, к обычным двухзеркальным уже не сводятся. Некоторые сведения о свойствах таких резонаторов и рекомендации по методам их анализа будут приведены в 3.1. [c.81]

Пустые устойчивые резонаторы с бесконечными зеркалами. Применим результаты нашего анализа к случаю произвольного устойчивого резонатора, лишенного каких-либо диафрагм или иных апертурных корректо-ров поперечные размеры всех элементов резонатора, включая концевые зеркала, будем считать неограниченно большими. Как мы знаем из 2.2 и 1.1, такой резонатор как в геометрическом, так и в дифракционном приб-лижении описывается одной и той же действительной Лj9 D-мaтpицeй (по-прежнему будем считать ее соответствующей проходу слева направо), элементы которой удовлетворяют неравенству < 0. [c.84]

Если центр апертурной диафрагмы или зеркала диаметром D смещен в сторону от оси на расстояние А < D, обычно считают потери равными полусумме потерь двух резонаторов с несмещенными диафрагмами (зеркалами) диаметром D — 2А у одного и J9 + 2Л у другого. Этот прием является вполне естественным (ведь 0,5Z> - Д и 0,5D + А представляет собой минимальное и максимальное расстояния от оси до края эксцентрично расположенной диафрагмы исходного резонатора), одйако применительно к круглым зеркалам он так же, как и предыдущий, не имеет [c.138]

Сказанного достаточно, чтобы сделать следующий важный вывод спещ1-фические эффекты, имеющие место в идеальных неустойчивых резонаторах с резким краем (вырождение низших мод по потерям и т.п.), в реальных резонаторах с Л экв Ь как правило, отсутствуют. Если все же возникает необходимость их подавления, это легко может быть сделано с помощью таких мер, как нанесение фаски на край зеркала (о таком способе снижения коэффициента отражения от края см. [80]) или, скажем, применение зубчатой диафрагмы. [c.141]

Рис. 2.17. Потери энергии при разъюстировке устойчивого резонатора с абберациями второго порядка а — виньетирование поперечного сечения пучка излучения апертурной диафрагмой б — относительное падение энергии

Сопоставим рассмотренную схему (см. рис. 3.19, в) со значительно более простой схемой устойчивого резонатора с плоским выходным зеркалом. Одна и та же величина спада энергии. Ен (а)/ н(0) в случае равных диаметров апертурной диафрагмы достигается при равной величине уа для обеих этих схем. В выражение же для уа (3.2) в случае устойчивого резонатора вместо расстояния от диафрагмы до призмы входит фокусное расстояние линзы или сферического зеркала (см. п. 2.1) так, что указанное равенство эквивалентно условию f = /эф. Величина 1эф определяется лишь конструктивными соображениями и обычно делается минимально возможной например, в лазере, характеристики которого приведены на рис. 3.21, /эф = 170 мм. Введение в резонатор для достижения той же степени компенсации клиноподобных деформаций столь короткофокусной линзы приведет к значительному увеличению расходимости излучения [см. формулу (2.8)] при очень малых 1эф 1/4 равенство F = /эф вообще недостижимо, так как резонатор выйдет за границу устойчивости. [c.150]

Энергетически наиболее выгодна схема двухпучкового знергообмена с однонаправленным кольцевым ФРК-лазером на кристалле с нелокальной нелинейностью (см. рис. 4.1). Ключевым элементом является диафрагма в резонаторе, предназначенная для устойчивой генерации только ТЕМоо МОДЫ при любой структуре пучка накачки, чем и обеспечивается качество коррекции. Задача, которую остается решить, — получение высокой эффективности преобразования. В модельном эксперименте пучок Аг -лазера (514,5 нм, 50 мВт, диаметр 1,5 мм, расходимость 0,5 мрад) проходил травленые пластинки, увеличивал свою расходимость до 50 мрад и накачивал кольцевой однонаправленный ФРК-лазер на ВаТЮз с диафрагмой 0,4 мм в резонаторе длиной Z, = 40 см (Л р = 0,2). Генерируемый пучок имел дифракционную расходимость 1,15 мрад, а эффективность преобразования составляла г] = 15 % при оптимальной прозрачности выходного зеркала Т < 0,8. По-видимому, т может быть еще выше, если обеспечить лучшее пространственное согласование пучков накачки и генерации в кристалле (в эксперименте сечения пучков накачки и генерации имели диаметр 1,15 и 0,4 мм соответственно, т.е. различались по площади почти на порядок). [c.237]

Во многих работах ( 4.2) отмечался сложный нерегулярный характер генерации на многих поперечных модах в ОВФ-резонаторе с не слишком малыми числами Френеля. Систематические исследования свойств такой генерации привели к обнаружению оптического хаоса в ФРК-лазерах [85]. Исследовались структура картины излучения в дальней зоне и низкочастотные спектры мощности генерации в зависимости от диаметра d апертурной диафрагмы в лазере на ВаТЮз со стандартным резонатором из обычного и сопрягающего зткал. Накачка осуществлялась излучением Аг -лазера (514,5 мкм) с = 10 м, что намного превышало длину ОВФ-резонатора Z, = 30 см. Для d < 0,5 мм 0,4) генерация происходила на нижайшей [c.250]

В ЛПМ Курс используется телескопический неустойчивый резонатор с увеличением М = 5, формирующий пучок излучения с расходимостью 2,5 мрад и полезной мощностью около 14 Вт (без фонового излучения). С помощью линзы с фокусным расстоянием F — 100 мм 3 на рис. 7.12) пучок излучения фокусируется на входной конец световодного кабеля 10. Уровень фокусируемой мощности регулируется ирисовой диафрагмой 4. Она имеет небольшое начальное отверстие, необходимое для предварительной настройки световода 10 с помощью механизма юстировки 11. Перекрытие пучка излучения производится с помощью электромеханического затвора 8 с глухим плоским зеркалом 5. В момент перекрытия пучка зеркало устанавливается под углом 45° и направляет пучок на приемную поверхность преобразователя мощности лазерного излучения ТИ-3 с регистрирующим милливольтметром типа Ml36 6 и 7). [c.195]

Однако могут быть волны более сложного характера, являюгциеся суперпозицией стоячей и бегущей волны, тогда наличие бегущей компоненты делает невозможным обращение поля в нуль в тех или иных стационарных точках. Такие волны возникают, например, в тех случаях, когда имеется разное поглощение в разных точках, и в волне происходит перераспределение запасенной энергии. Нетрудно понять, что именно это происходит в пучке при комплексном Ь. Действительно, такой пучок, как показано выгае, тесно связан с наличием в резонаторе гауссовой диафрагмы, в которой поглощение на ее периферии более интенсивно, чем в центре. Поэтому необходимо перераспределение энергии в поперечном направлении, что и приводит к бегущей составляющей в функции параболического цилиндра и исчезновению стационарных нулей в поперечном распределении. Разумеется, сказанное следует понимать с учетом того, что волна не просто синусоидальная или косинусоидальная, а описывается функциями параболического цилиндра, и это несколько усложняет картину. [c.63]

Устойчивые резонаторы. Без использования методов селекции мод генерация в устойчивых резонаторах, как правило, происходит в многомодовом режиме, и вследствие этого угловая расходимость генерируемого излучения значительно (в десятки раз) превышает дифракционный предел. Преимущественная генерация мод высокого порядка в устойчивых резонаторах с большим числом Френеля обусловлена не только малостью разности потерь между нулевой модой и модами высокого порядка, но и различием объемов, занимае.мых этими модами в активной среде. При отсутствии в ре- юиаторе ограничивающих диафрагм моды высокого порядка занимают весь объем активного элемента объем нулевой моды с гауссовым распределением поля характеризуется радиусом а, описываемым выражением [c.139]

Перед диафрагмой расположен тональный диск или резонатор, совершающий колебания с бопее высокой частотой по сравнению с диафрагмой. Попучаемый в результате звук содержит высокие и низкие частоты, а спедоватепьно. он распознается лучше по [c.202]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...