34. Витрати на випромінювання. Дифракційні, на недосконалість дзеркал.

Дифракційні втрати. Ці втрати пов'язані з дифракцією електромагнітної хвилі на дзеркалах резонатора, що мають кінцеві розміри. Дифракційні втрати визначаються відношенням a²/(λL). Чим менше поперечні розміри а дзеркала, тим більше дифракційні втрати. Дифракційні втрати залежать також від типу коливань. Вони мінімальні для аксіальних ТЕМ₀₀-мод і зростають із збільшенням індексів тип моди. Це використовують для селекції неаксіальних мод в резонаторах.

Втрати на недосконалості дзеркал. Ці втрати обумовлені можливим поглинанням в дзеркалах (що неприпустимо), розсіянням на !шероховатостях жорсткостях!, відхиленням геометрії дзеркала від заданої і т.д. Для їх виключення до дзеркал резонатора пред'являються виключно високі вимоги. Зокрема, обробка поверхні дзеркала повинна проводитися з погрішністю ~0,1 λ.

34. Витрати на раз’юстировку резонатора.

Для того, щоб система з двох дзеркал володіла резонансними властивостями, необхідна дуже точна їх орієнтація щодо один одного. Зокрема, в плоскому резонаторі відзеркалювальні поверхні двох плоских дзеркал повинні бути строго паралельні один одному. Для виконання цієї вимоги дзеркала резонатора дуже точно настроюють (юстирують). Кут між площинами дзеркал, називаємий кутом раз'юстировки зазвичай не винен перевищувать декілька кутових секунд.

34. Конфокальний резонатор.

(сферичний) відкритий резонатор, утворений однаковими сферичними дзеркалами

R1=R2=L

.

Знак радиуса кривизни береться «+» для вогнутих и «-» для опуклих дзеркал.

34. Плоско паралельний резонатор.

Дзеркала мають кінцеві розміри й прямокутну форму.

Це відкритий резонатор, у якому дзеркала мають кінцеві розміри й прямокутну форму.

а) б)

Рис. 3.3

У цьому випадку частота коливань

,

де m, n і q – цілі числа, що визначають кількість напівхвиль, що укладаються відповідно по осях x, y і z в об'ємному резонаторі; a, b – поперечні розміри резонатора; L – довжина резонатора.

Так як в оптичному резонаторі qm і qn, то одержимо:

.

Якщо поперечні розміри резонатора рівні, тобто а=b, тоді відстань між двома модами з однаковими значеннями m і n і (m=n) і значеннями, що відрізняються на одиницю, q дорівнює:

.

Різниця частот двох мод з однаковими значеннями q і значеннями, що розрізняються на одиницю, m і n називають межмодовым відстанню для двох сусідніх поперечних мод.

Для двох мод, що розрізняються значеннями m на одиницю, одержимо значення різниці частот

.

Тут N_F = a²/L  = _m+1,_nq–_mq – безрозмірне число, називане числом Френеля.

Для реальних оптичних резонаторів звичайно N_F1, частотна відстань між поперечними модами менше, ніж між поздовжніми.

При кінцевих розмірах дзеркал кут θ не може приймати будь-яке значення. Різним поперечним модам відповідають дискретні значення θ.

34. Кільцевий резонатор.

Відкритий резонатор, дзеркала якого забезпечують розповсюдження електромагнітних хвиль по замкнутому контуру.

У кільцевому резонаторі може існувати стояча хвиля, утворена інтерференцією двох хвиль, що біжать в протилежних напрямах. Якщо яким-небудь чином усунути одну з хвиль, зробивши дзеркало 4 напівпрозорим і поставивши додаткове дзеркало 5, то в такому резонаторі можна здійснити режим хвилі, що біжить.

Якщо обертати кільцевий резонатор навколо осі, то довжина шляху для хвиль, що розповсюджуються по напряму і проти напряму обертання, буде різною. Це може бути використано для вимірювання швидкості обертання і побудови лазерних гіроскопів.