2. Основныетипыоптическихрезонаторов

Все оптические резонаторы можно разделить на двухзеркальные и мно-гозеркальные. По расположению зеркал относительно активной среды разли-чаюттри типа двухзеркальных резонаторов(рис.4.5а–в).

АС

_З2 ^З1 З₂

а б в

Рис.4.5.ДвухзеркальныеОР:а–внутренний;б–внешний;в–комбинированный

Резонаторы с внутреннимизеркалами отличает простота конструкции.Зеркала внутреннего ОР наносятся непосредственно на торцы АЭ и не тре-буют держателей, но их замена и юстировка в процессе эксплуатации невоз-можны; используются во многих типах лазеров, но чаще всего – в инжекци-онных полупроводниковых игазоразрядных лазерах. Резонаторы с внешни-ми зеркалами должны иметь юстировочные устройства – сложные механиче-ские держатели зеркал, обеспечивающие прецизионную регулировку их по-ложения и фиксацию. Юстировочные устройства «глухого» и выходного зер-калскрепляютсямеждусобойтермостабильнымиэлементами,например,стержнями из инвара.При появлении дефектов внешнее зеркало можно лег-козаменитьинастроитьоптимальнымобразом.Комбинированныйрезона-

тор сочетает достоинства первых двух типов ОР и широко используется в га-зоразрядных лазерах.

Зеркала ОР могут быть плоскими или сферическими. По форме зеркалразличают резонаторы типа «плоскость–плоскость» (Пл–Пл), «сфера–сфера»(Сф–Сф) и «сфера–плоскость» (Сф–Пл). ОР типа Пл–Пл весьма критичны кразъюстировке. Они обладают наиболее высоким уровнем потерь, но приэтом обеспечивают минимальную расходимость лазерного пучка. РезонаторСф–Сф минимизирует потери квантов, но одновременно заметно увеличива-ет расходимость выходного излучения. Наибольшее распространение полу-чили ОР типа Сф–Пл, характеризующиеся умеренными уровнями потерь ирасходимостилазерногоизлучения.

Многозеркальные ОР используются, как правило, в технологических иметрологическихлазерах.Вмощныхтехнологическихлазерахсбольшойпротяженностью активной среды преследуется цельсокращения габаритовлазера. Для этого АС разделяется на отдельные участки и компактно склады-вается(рис.4.6).

Рис.4.6.Компактныйрезонатортехнологическоголазера

В тех случаях, когда поперечныйdи продольныйLразмеры имеютодин порядок, наиболее полное согласование объема АС иполя оптическойволны достигается при зигзагообразном распространении потока индуциро-ванных квантов (рис. 4.7). Такой технический прием позволяет одновременноуменьшитьдиаметрвыходногопучкалазера.Общим недостатком

Активнаясреда

З₁ З₂

Лазерноеизлучение

Рис. 4.7. Резонатор технологического лазера с поворотными зеркаламимногозеркальныхОРявляетсяусложнение конструкциииповышениесум-марных потерьизлучения приотражении от зеркал.

Многозеркальные резонаторы применяются для улучшения частотныххарактеристик лазеров (см. 5.2) и в лазерных гироскопах – устройствах кон-троля угловых перемещений подвижных объектов. В последнем случаеис-пользуютсякольцевыеОР,вкоторыхвстречныепотокиквантовначастотах

ν_1иν_{2распространяются}по замкнутомуконтуру(рис.4.8).

ФП1

Рис.4.8.Трехзеркальныйкольцевойрезонатор

Влазерномгироскопекольцевойрезонаторсминимальнымколичествомзеркал,равнымтрем,устанавливаетсянаплатформе.Принеподвижнойплатформеоптическиепути,проходимыевстречнымиволнами,одинаковы:

L₁=L₂, соответственно, ν₁= ν₂и Δν = ν₂– ν₁= 0. При вращении платформыс круговойчастотойωвозникает разностьхода встречныхлучей:ΔL=L_2–

–L₁. Соответственно, ΔLвызывает пропорциональную скорости вращенияразность частот встречных волн: Δν=f(ω), распространяющихся по часовойи против часовой стрелки. Вычислив интеграл Ω = ∫ Δν(ω)dt, можно опреде-лить угол поворота платформы, укрепленной, например, на каком-либо по-движномобъекте.