Выбор конструкции излучателя

.

Ширина резонансного пика резонатора зависит от добротности:

Теоретическая ширина спектральной линии излучения определяется предельной формулой Таунса:

,

где Р - мощность излучения на данной линии.

Предельная ширина спектральной линии при Р = 1 мВт, Гц и

= 0,63 мкм, = Гц. Однако практически такую ширину спектральной линии получить невозможно. Механические нестабильности, акустические вибрации, тепловой дрейф и ряд других причин приводят к изменениям длины резонатора, что существенно увеличивает ширину линии излучения.

На рисунке. 6 изображен спектр излучения газового ОКГ. Здесь - естественная ширина кривой усиления активного вещества при учете допплеровского уширения; vq - частоты мод резонатора (аксиальные моды); - реальная ширина линии излучения, обусловленная резонансными явлениями в генераторе (гораздо больше теоретической ширины линии генерации); - расстояние между резонансами резонатора Фабри - Перо; vp - ширина резонансного пика резонатора.

Спектр излучения газового ОКГ

В реальном оптическом резонаторе, представляющем собой открытую резонансную систему с зеркалами конечного размера распределение поля является сложным. Пространственное распределение поля на зеркалах зависит от формы последних и конфигурации резонатора. Строгий метод нахождения распределений полей основан на решении уравнений Максвелла с нулевыми начальными данными и граничными условиями на зеркалах. Для расчета стационарных распределений амплитуды и фазы на поверхности зеркал А. Фокс и Т. Ли применили метод последовательных итераций. Сущность метода состоит в нахождении распределений поля после многократных прохождений излучения внутри резонатора. Если задаться произвольным распределением поля на зеркалах, то после значительного числа прохождений (более 300) распределение становится стабильным (стационарным) и полностью определяется конфигурацией резонатора.

В резонаторе существует несколько различных видов распределений, называемых нормальными типами колебаний (модами). Моды характеризуются определенным распределением амплитуд и фаз по поверхности зеркал и определенным набором частот. Каждой частоте соответствует определённое число полуволн, укладывающихся по длине резонатора. Моды принято обозначать как TEMmnq, где т и п - целые числа, равные 0, 1, 2… и обозначающие число изменений знака поля на поверхностях зеркал; q - число полуволн, укладывающихся на длине резонатора. Индексы т и п называют поперечными, а q - продольным или аксиальным. Моды, характеризующиеся одними и теми же индексами т и п, но разными q, объединяются под общим названием поперечной моды. При этом фиксированному значению q соответствует определенное колебание, называемое продольной или аксиальной модой, относящейся к данной поперечной моде. Индекс q в обозначениях мод часто опускается.

Конфигурация поля нормальных типов колебаний для квадратных и круглых зеркал приведена на рисунке 7.

В оптическом резонаторе условия возбуждения «различных мод различны. В первую очередь возбуждаются моды с наименьшими потерями, т.е. моды для которых распределение амплитуды достигает максимума в центре и наиболее круто спадает к краям зеркал (с минимальными дифракционными потерями). Эти моды называются основными и обозначаются ТЕМоо.

а) первые девять мод резонатора с квадратными зеркалами (поляризация света указана стрелками; изменение интенсивности вдоль зеркала показана сбоку; с увеличением индекса моды тп дифракционные потери возрастают); б) первые девять мод (резонатора с круглыми зеркалами (индексы характеризуют радиальное и угловое распределения поля).

Конфигурация полей на зеркалах оптических резонаторов

Лучшие статьи по информатике

Проектирование типовых электронных схем
Разработка любого радиоэлектронного устройства в настоящее время остается в значительной степени не техникой, а искусством . Однако за полвека развития пол ...

Расчет усилительного каскада на биполярном транзисторе
Транзистор - это полупроводниковый прибор с двумя или несколькими р-n-переходами, позволяющий усиливать электрические сигналы и имеющий три вывода или более ...

Разработка системы управления электроприводом нажимного устройства реверсивного четырехвалкового стана 5000 горячей прокатки
Целью проекта является разработка системы управления электроприводом нажимного устройства реверсивного четырехвалкового стана «5000» горячей прокатки. По ...