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

Радиотехничесакие средства
радиотехника передатчик генератор каскад Практика была организована в радиотехническом учебном центре (РТУЦ) Ленинградской военно-морской базы (ЛенВМБ), базир ...

Расчет антенны для земной станции спутниковой системы связи (ЗССС)
Зеркальные антенны являются наиболее распространёнными остронаправленными антеннами. Их широкое применение в самых разнообразных радиосист ...

Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий на примере маслохозяйственного отделения ПП Ефремовская ТЭЦ
Основными потребителями электроэнергии являются различные отрасли промышленности: транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. ...