Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Топ:
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Интересное:
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Дисциплины:
2017-11-17 | 271 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Оптический резонатор – колебательная система, предназначенная для усиления излучения на резонансной частоте перехода и формирования модовой и пространственной структуры этого излучения. Общий вид оптического резонатора приведен на рис.2.
Рис.2.
На рис.2 приведены следующие обозначения: L – длина резонатора на оптической оси; r1, r2 – радиусы кривизны зеркал (для вогнутого зеркала r>0, а для выпуклого – r<0); r1, r2 – коэффициенты отражения зеркал (для правого зеркала r1=1, такое зеркало называется «глухое» или заднее зеркало резонатора, а для левого r2=0.5, такое зеркало называется «полупрозрачное» или выходное зеркало резонатора).
Для качественной оценки резонаторов с точки зрения вносимых им потерь удобно воспользоваться обобщенными параметрами:
, | (14) |
На рис.3 приведена g - диаграмма оптических резонаторов. Каждой точке диаграммы соответствует резонатор определенной конструкции.
Рис.3
С точки зрения потерь в резонаторе, на g-диаграмме выделяют две области:
1. область устойчивых резонаторов, для которых выполняется условие
, | (15) |
малые потери в резонаторе достигаются за счет того, что излучение, последовательно отражаясь от зеркал, остается все время в пределах ограниченной области внутри резонатора вблизи его оси;
2. область неустойчивых резонаторов, для которых выполняется условие
(16) |
в таких резонаторах излучение после отражения от зеркал удаляется от его оси на неограниченное расстояние, что и приводит к большим потерям.
В резонаторах, с учетом активной среды, происходит как усиление мощности излучения, так и ее потеря. Для обеспечения генерации необходимо, чтобы выполнялось условие:
,
где a - начальный коэффициент усиления активной среды, yS - линейный коэффициент вредных потерь, yp - линейный коэффициент полезных потерь связанных с отражением излучения на зеркалах резонатора.
|
Нормальные типы колебаний оптического резонатора называются модами. Мода резонатора характеризуется определенной конфигурацией поля по поверхности зеркал и определенным числом полуволн, укладывающихся на длине резонатора. Отдельные моды принято обозначать как TEMmnq, где m, n – поперечные индексы моды, а q – продольный индекс моды. Отсюда выделяют продольные и поперечные моды. Поперечная мода TEM000 называется основной модой.
Пространственная структура выходящего из резонатора излучения определяется размером пятна, радиусом кривизны поверхности постоянной фазы в каждом сечении, взятом на оси вдоль распространения луча, а также угловой расходимостью излучения.
При описании структуры поля светового пучка формируемого в неустойчивом резонаторе используется линейная модель, а для устойчивого резонатора – модель гауссова пучка.
Для гауссовых пучков характерно быстрое уменьшение амплитуды поля при удалении от оси. Амплитуда поля изменяется в соответствии с функцией Гаусса (рис.4):
,
где w – эффективный радиус пучка.
Рис. 4
На рис.5 показано поведение гауссова пучка для основной моды.
Рис.5
Кривая, определяющая уровень постоянной интенсивности пучка или его радиус, на котором квадрат амплитуды уменьшается в е2 раз, представляет собой гиперболу. В точке z=0 («перетяжка пучка») она имеет минимальное расстояние от оси z, равное W0. Вблизи перетяжки гауссова пучка поверхности постоянной фазы являются плоскостями, а в точках ± z0 их кривизна достигает максимального значения. Центральную область длиной 2z0, в которой сечение пучка остается практически постоянным, иногда называют «ближней зоной» («ближним полем»), а область, в которой происходит асимптотическое расширение, - «дальней зоной». Распределение интенсивности поля в поперечном и продольном направлениях определяется комплексным параметром кривизны 1/q(z). Основные параметры гауссова пучка приведены в таблице 2.
|
Табл. 2
Параметр | Значение | Формула |
w0 | Радиус перетяжки, т.е. радиус пучка в плоскости (z=0) в которой световой пучок является плоской волной | |
W(z) | Радиус пучка, определяемый по уровню 1/е | |
R(z) | Радиус кривизны поверхностей постоянной фазы | |
z0 | Радиус дифракционной расходимости пучка | |
Q | Асимптотический угол расходимости пучка | |
q(z) | Комплексный параметр кривизны |
Зависимость модуля амплитуды поля основной моды от поперечных координат описывается функцией Гаусса:
.
В случае мод более высокого порядка амплитуда поля гауссова пучка выражается обычно через произведение функции Гаусса и полиномов Эрмита Hm:
.
Пример сечение гауссова пучка для основной моды TEM00 внутри устойчивого резонатора приведено на рис. 6.
Рис.6
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!