Примеры дополнительных вопросов

1. Каковы функции оптического резонатора? Какие существуют типы оптических резонаторов?

   Оптический Резонатор – это система зеркал, в которой могут возбуждаться электромагнитные волны оптического диапазона.

Оптический резонатор служит для усиления излучения (обеспечивает положительную обратную связь), а также формирование частоты и поляриз.

Типы резонаторов:

Связанный (различные типы):

Типы резонаторов:

Линейный:

Кольцевой:

Резонаторы делятся на устойчивые и неустойчивые. В устойчивом резонаторе распределение электро­маг­нитного поля воспроизводится идентично при многократных проходах излучения между зеркалами. В приближении геометрической оптики это означает, что излучение не выходит за пределы зеркал в поперечном направлении. В неустойчивом резонаторе световые пучки в результате последовательных отражений от зеркал перемещаются в поперечном относи­тельно оси резонатора направлении и покидают его. Для резонатора с произвольными значениями радиусов кривизны R₁, R₂ и расстояния между ними L условие устойчивости имеет вид: 0 g₁g₂  1, g - так называемый g-фактор резонатора, выражаемый через его длину L и радиус кривизны зеркала R посредством соотношений: g_i = 1  L/R_i.

Резонаторы также бывают:

2. Что такое гауссов пучок? в чем состоят его отличия от плоской и сферических волн?

Гауссов пучок – такой, у которого амплитуда напряженности поля максимальна на оси пучка и уменьшается к краям в соответствии с функцией Гаусса:

W – это мера ширины пучка. В пределах этой ширины сосредоточено 86% энергии.

А отличие от плоской и сферической волны, интенсивность гауссова пучка изменяется в поперечном сечении.

3. Что такое перетяжка гауссова пучка? Чему равна кривизна волнового фронта в перетяжке?

«Перетяжка» - это сечение пучка, в котором поперечный радиус пучка (интенсивность уменьш. в е раз) является минимальным.

– радиус пятна по уровню амплитуды 1/e в плоскости, пересекающей ось OZ в точке (0, 0, z) и перпендикулярной этой оси;

- радиус кривизны волнового фронта в точке (0, 0, z);

Из (2) следует, что кривизна волнового фронта гауссового пучка изменяется от максимального (в сечениях ) до минимального (нулевого) значения при и .

4. В какой зоне гауссова пучка определяется расходимость: в ближней или дальней? Каким образом расходимость гауссова пучка связана с радиусом пучка (размером пятна) в перетяжке?

Лазерному лучу присуща расходимость пучка света, которая характеризуется углом расходимости , т.е. углом отклонения пучка света от оси лазера. Измерение расходимости пучка осуществляется в дальней зоне (r > ).

(чем меньше радиус перетяжки – тем больше угол расходимости).

5. Чем отличается одномодовый и многомодовый режимы генерации лазера?

Лазер при одномодовой генерации генерирует одну моду, при многомодовой - много мод. Одномодовый режим обеспечивает малую расходимость (минимальный размер пятна в перетяжке), многомодовый – бОльшую мощность излучения, при этом распределение интенсивности - не гауссово.

Мода – волна, отличающаяся от других частотой, поляризацией, фазовой скоростью и пространственным распределением.

Обычно лазеры генерируют в многомодовом режиме. Для получения одномодовой генерации используются диафрагмы, дифракционные решетки, и др, гасящие моды высоких порядков.