2. Ширина линии

Ширина спектральной линии - мера немонохроматичности спектральной линии - определяют как расстояние между точками контура спектральной линии, в которых интенсивность равна половине её максимального значения. Контур спектральной линии - зависимость интенсивности испускания (поглощения) от частоты.

Уширение называется однородным, если механизм, за счет которого оно происходит, приводит к одинаковому уширению линий перехода каждого из атомов. В этом случае контуры линий поглощения одного атома и ансамбля атомов будут совпадать. И напротив, уширение называется неоднородным, если соответствующий механизм приводит к распределению резонансных частот атомов по некоторому спектральному интервалу. В результате такой механизм уширяет контур линии поглощения всего ансамбля атомов, не уширяя контуры отдельных линий.

Ширину спектральной линии выражают в единицах круговой частоты - с^-1, частоты - Гц, длины волны - нм или волнового числа - см^-1.

Рис. 8. Некоторые возможные комбинации зеркал с разными радиусами кривизны R1 и R2 при длине резонатора d

d – расстояние между зеркалами, q – целое число, много большее единицы

а)Плоскопараллельный резонатор (или резонатор Фабри — Перо) (рис. 8.1). Этот резонатор состоит из двух плоских зер­кал, расположенных параллельно друг другу. В первом при­ближении моды такого резонатора можно представить себе как суперпозицию двух плоских электромагнитных волн, распространяющихся в противоположных направлениях вдоль оси резонатора, как схематически показано на рис. 8.1.

б) Концентрический (или сферический) резонатор (рис. 8.5). Этот резонатор состоит из двух сферических зеркал, имеющих одинаковые радиусы R и расположенных на расстоянии L ,друг от друга таким образом, что центры кривизны зеркал С, и С₂ совпадают (т. е. L = 2R).

в) Конфокальный резонатор (рис. 8.2). Он состоит из двух сферических зеркал с одинаковыми радиусами кривизны R, которые расположены на расстоянии L друг от друга таким образом, что фокусы зеркал F₁ и F₂ совпадают. Отсюда следует, что центр кривизны С одного зеркала лежит на поверхности второго зеркала (т. е. L = R).С помощью геометрической оптики изменяя расстояние от двух параллельных лучей до оси резонатора С₁С₂, можно нарисовать сколько угодно замкнутых оптических траекторий типа той, что показана на Рис. 8.2.

г) Резонаторы, состоящие из плоского и сферического зеркал. Примеры этих резонаторов показаны на рис. 4.4 (полуконфокальный резонатор) и на рис. 4.5 (полусферический резонатор). На этих же рисунках показаны и замкнутые траектории лучей, полученные в соответствии с геометрической оптикой. Заметим, что на рис. 4.4 направление любого луча меняется на противоположное после каждых четырех проходов. Часто также используются резонаторы, образованные двумя сферическими зеркалами с одинаковыми радиусами кривизны R и с расстоянием L между ними таким, что R < L < 2R (т. е. эти резонаторы занимают промежуточное положение между конфокальным и концентрическим резонаторами).

Рис. 4.4. Полуконфокальный резона- Рис. 4.5. Полусферический резонатор

Рис. 4.6. Пример неустойчи­вого резонатора.

Рис. 7. Один из вариантов структуры нестабильного резонатора

Угол расходимости пучка

Дифракция лазерного излучения обусловлена тем, что выходная апертура лазера представляет преграду, на которой и дифрагирует лазерное излучение. Q = Кl/d,

РИС 12

Угловую расходимость пучка можно определить как угол, соответствующий первому темному кольцу дифракции Бесселя, который достигается при х = 1,22p = 3,83.Это означает, что угол расходимости Q определяется соотношением:

Q = 1,22l/2а, (1)

где а - радиус круговой апертуры.

При уменьшении размеров апертуры дифракционная угловая расходимость света возрастает. Пример: He-Ne-лазер, d = 33 мм (диаметр ГРТ), то расходимость выходного пучка 2х10-4 рад. Если этот пучок сколлимировать с помощью телескопа с выходным диаметром 10 см, то Q = 6х10-6 рад. Это означает, что диаметр лазерного пучка на Луне будет соответствовать ~2,4 км.

Табл ица 1	Крас ный	Оранж евый	Жел тый	Зеле ный	Голу бой	Си ний	Фиоле товый
l, нм	780 - 620	620 - 590	590 - 560	560 - 500	500 - 480	480 - 450	450 - 380
n, ТГц	385 - 484	484 - 508	508 - 536	536 - 600	600 - 625	625 - 667	667 - 789

Параметры спектра излучения распространенных лазеров.

5. Компоненты лазеров и вспомогательные устройства. Зеркала. Поляризаторы. Материалы для окон.

Основными компонентами лазеров и лазерных устройств являются:

• Зеркала

• Поляризаторы

• Материалы для стекол

• Модуляторы

• Модуляторы добротности

• Нелинейные оптические элементы

• Приемники излучения

Зеркала лазерные:

2. Поляризаторы:

1.Дихроичные пластины

2.Призменные поляризаторы

2.Призменный

3.Материалы для окон

4.Модуляторы. Метод модуляции добротности позволяет получать

лазерную генерацию в виде коротких импульсов (длительностью от нескольких наносекунд до нескольких десятков наносекунд) с высокой пиковой мощностью (от нескольких мегаватт до нескольких десятков мегаватт).

4.1Акустооптические модуляторы

Акустооптические модуляторы обладают следующими преимуществами: будучи помещенными в резонатор, они вносят мало дополнительных потерь, а в импульсно-периодическом режиме могут работать в режиме с высокой частотой повторения импульсов (килогерцы). Однако они имеют весьма ограниченную величину потерь, вносимых в случае низкой добротности и, кроме того, небольшую скорость переключения добротности. Поэтому такие модуляторы применяются в основном в импульсно- периодических лазерах с малым усилением и непрерывной накачкой (например, в непрерывных Nd : YAG-лазерах).

4.2Дефлекторы(сканеры)

Методы отклонения лучей:

механический

электрооптический

акустооптический