Тема 5. Визначення параметрів лазерного випромінювання та резонатора.

Лекція 31. Перетворення лазерних пучків.

Перетворення та фокусування лазерних (гаусових) пучків. Варіація інтенсивності лазерного збудження зразка Z-скануванням. Узгодження мод резонатора лазера і інтерферометра Фабрі-Перо.

Лекція 32. Вимірювання основних параметрів лазерного випромінювання.

Реєстрація спектра генерації та контура моди. Вимірювання тривалості, енергії та потужності лазерного імпульса. Реєстрація розподілу інтенсивності випромінювання в поперечному перерізі пучка та оцінка інтенсивності лазерного імпульса. Вимірювання кута розбіжності лазерного пучка. Визначення часової та просторової когерентності. Визначення оптичного підсилення.

Лабораторне заняття 16. (3 год.)

Лекція 33. Втрати і добротність резонатора.

Добротність резонатора. Зв’язок між добротністю резонатора і коефіцієнтом втрат за один прохід. Втрати на роз’юстування дзеркал резонатора. Інші втрати в резонаторі: на поглинання, розсіяння, дифракцію. Нелінійні втрати. Визначення сукупних внутрішніх втрат.

Лекція 34. Лазерні пристрої.

Лазерні підсилювачі. Лазерне оптичне накачування. Технологічні лазери. Лазери в оптичному зв’язку та обробці інформації. Лазерні вимірювачі відстані. Лазерні гіроскопи.

Лабораторне заняття 17. (3 год.)

Самостійна робота

Розрахунок параметрів пучка лазера матричним методом. Використання правила АВСD для розрахунку узгодження мод. Вимірювання підсилення в імпульсних та неперервних лазерах. Співвідношення між часовою когерентністю та монохроматичністю. Визначення коефіцієнта відбивання дзеркал резонатора. Лазери для термічних технологій.

Ефект Саньяка.

Література [8,13, 19, 21, 22]

Перелік запитань до модульної контрольної роботи 3

1. Фотонна модель одномодового лазера.

2. Балансові рівняння лазера.

3. Кінетика інверсії населеності рівнів трирівневої системи у відсутності генерації.

4. Режим вільної генерації, динаміка та параметри випромінювання.

5. Балансові рівняння лазера для вільної генерації та їх розв’язок.

6. Режим модульованої добротності резонатора, динаміка та параметри випромінювання.

7. Балансові рівняння лазера в режимі модуляції добротності.

8. Розвиток лазерного імпульса в режимі модуляції добротності.

9. Методи модуляції добротності резонатора.

10. Кінетика випромінювання лазера в режимі синхронізації мод.

11. Методи синхронiзацiї мод.

12. Механізми виникнення синхронізації мод.

13. Генерація фемптосекундних лазерних імпульсів.

14. Добротність резонатора і втрати резонатора.

15. Визначення сукупних внутрішніх втрат резонатора.

16. Реєстрація спектра генерації та контура моди.

17. Реєстрація розподілу інтенсивності випромінювання в поперечному перерізі пучка та оцінка інтенсивності лазерного імпульса.

18. Визначення часової та просторової когерентності лазерного випромінювання.

19. Перетворення та фокусування лазерних (гаусових) пучків.

20. Узгодження мод резонатора лазера і інтерферометра Фабрі-Перо.

21. Технологічні лазери.

22. Лазерні вимірювачі відстані.

23. Лазерні гіроскопи.

Перелік лабораторних робіт

1. Юстування резонатора рубінового лазера. (7 год.) Зміст: Практично засвоїти методи юстування плоскопаралельних резонаторів твердотільних лазерів – оптичного важеля (допоміжного лазера) та автоколімаційний (трьох хрестів). Оцінити точність юстування цими методами

2. Спектр генерації та селекція поздовжніх мод рубінового лазера. (7 год.) Зміст: Зареєструвати спектр генерації рубінового лазера. Визначити відстані між модами випромінювання. Ознайомитись з принципами селекції поздовжніх мод.

3. Юстування резонатора He-Ne лазера. (7 год.) Зміст: Практично засвоїти методи юстування сферичних резонаторів газових лазерів – хрестів та зорової труби. Оцінити точність юстування цими методами.

4. Поперечні моди та генераційні характеристики He-Ne лазера. (7 год.) Зміст: Вивчити поперечний розподіл інтенсивності випромінювання поперечних мод сферичного резонатора. По розподілу встановити тип поперечної моди. Виміряти генераційні характеристики Не-Ne лазера та визначити діаметр та кут розбіжності його пучка.

5. Динаміка випромінювання неодимового лазера в режимах вільної генерації та модуляції добротності. (8 год.) Зміст: Вивчити часові залежності інтенсивності випромінювання твердотільного лазера в режимі вільної генерації і модуляції добротності резонатора. Провести порівняння тривалості, енергії і потужності лазерних імпульсів в обох режимах.

6. Генераційні характеристики рубінового лазера. (8 год.) Зміст: Виміряти основні генераційні характеристики рубінового лазера – залежність енергії генерації від енергії оптичного накачування та кута роз’юстування резонатора.

7. Перетворення лазерного (Гаусового) пучка лінзою. (7 год.) Зміст: Визначити експериментально розподіл випромінювання основної моди He-Ne лазера в просторі та перетворення лазерного пучка при проходженні лінзи. Спів ставити отримані результати з теоретичними.