гауссовы пучки / 3_4

3) Виды потерь в пассивном резонаторе. Потери на пропускание зеркал.

Если резонатор содержит активное вещество, способное усиливать оптическое излучение, его называют активным (или просто лазером), в противном случае – пассивным; их применяют как интерферометры или фильтры.

Потери резонатора складываются из дифракционных потерь, потерь на пропускание зеркал и на поглощение в зеркалах. В отличие от дифракционных, потери на пропускание и поглощение практически одинаковы для различных мод в частотном диапазоне усиления или генерации одного конкретного лазера. Если потери на поглощение безусловно вредны, то потери на пропускание принципиально необходимы для вывода излучения из резонатора черезего зеркала.

Когда явно преобладают потери на пропускание зеркал, спектральную ширину моды можно выразить через коэффициенты отражения зеркал ρ_1, ρ_2. Определив ρ , можно получить общее выражение

Одинаковыми коэффициенты отражения зеркал на практике в лазерах бывают очень редко, но для пассивных резонаторов (интерферометров) равенство ρ₁ = ρ₂ обычно, так как здесь часто применяют одинаковые зеркала.

Потери в открытом оптическом резонаторе

Принципиально неустранимые

• потери на выход излучения через зеркала,

• геометрические потери

• и дифракционные потери,

Обусловленные несовершенством системы

• потери на поглощение и рассеяние в материале зер-

кал,

• потери из-за разъюстировки.

• рассеяние на неоднородностях активной среды.

• нерезонансное поглощени

Потери на зеркалах. Поскольку часть генерируемого в среде излучения необходимо вывести из резонатора, применяемые зеркала (по крайней мере одно из них) делаются полупрозрачными. Если коэффициенты отражения зеркал по интенсивности равны R1и R2, то коэффициент полезных потерь на выход излучения из резонатора в расчете на единицу длины будет задаваться формулой

αe

Потери, описываемые коэффициентом αe, называются также внешними или полезными потерями.

4)Дифракционные потери. Числа Френеля.

Рассмотрим резонатор, образованный двумя плоскопараллельными круглыми зеркалами радиусом a. Пусть на зеркало 2 падает параллельный пучок излучения с длиной волны λ.

Пучок отражается от зеркала и одновременно дифрагирует в угол порядка ϕ_d ≈ λ/a. Числом Френеля для данного резонатора называется число проходов между зеркалами, когда итоговая расходимость пучка достигнет угла выхода излучения за края зеркал ϕ = a/L:

N_F