Материал: KOE-02_-_Rezonatory
6 |
|
|
|
|
|
Оптический резонатор |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||||
|
В оптическом диапазоне – сильное сгущение частот |
|||||
Открытый резонатор - объемный резонатор, отражающие стенки которого не замкнуты
Оптический резонатор - открытый резонатор для оптического диапазона
Простейший оптический резонатор - резонатор Фабри-Перо
Оптическая ось резонатора – 00’
7 |
|
|
|
|
|
Моды резонатора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||||
|
В объемном резонаторе - ТЕ и ТМ моды |
|||||
|
В открытом резонаторе проекции E и H на ось z пренебрежимо малы |
|||||
|
|
|
- трансверсальные электромагнитные колебания ТЕМmnq |
|||
|
Аксиальные колебания – m = n = 0 |
|||||
распространяются параллельно оптической оси резонатора обладают наименьшими потерями
Δν |
|
ν |
|
ν |
|
|
|
c |
|
|
c |
|
|||
q |
q |
q 1 |
λq |
λq 1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
q |
c |
(q 1) |
|
c |
|
|
c |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2L |
|
|
|
|
2L |
2L |
|
|||||
Открытый резонатор
L = 1 м - Δνq = 150 МГц
L = 1 см - Δνq = 1,5·1010 Гц
Объемный резонатор
L = 1 см - Δνq = 10 Гц
8 |
|
|
|
|
|
Неаксиальные колебания |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||||
|
Неаксиальные |
|||||
|
|
|
колебания - m и n |
|||
|
|
|
малы, но больше 0 |
|||
ТЕМ10, ТЕМ20, ТЕМ01, ТЕМ11
q - очень велика, обычно пропускают
небольшой угол оптической оси
отражение от края зеркала издифракции
9 |
|
|
|
|
|
Добротность резонатора |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||||
|
Добротность резонатора Q - отношение энергии, |
|||||
запасенной в резонаторе, к средней энергии, теряемой за ½ часть периода колебаний
|
Q 2π |
Eполн |
ω |
Eполн |
|
|
Eω (t) Eω |
|
|
ω |
|
|
|
|
|
|
|
|
(0) exp |
|
t |
||||
Eпотерь |
(T ) |
Eпотерь (1c) |
|
|||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|||
|
|
|
|
|
||||||||
Определяет ширину резонансной линии Δω = ω/Q |
|
|
|
|||||||||
|
Время жизни фотона |
tф = 1/Δω = Q/ω |
|
|
|
|
||||||
Определяется потерями в резонаторе
Дифракционные потери
Потери на несовершенствах зеркал
Потери на разъюстировку резонатора |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
2ωL |
|
2kL |
|
||||
|
Потери в активном веществе |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
(1 |
R)c |
(1 |
R) |
|
||||
|
“Полезные” потери – вывод излучения |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СВЧ-диапазон Q = 103, оптический - Q = 108
10
Функции резонатора в лазере
Создание положительной обратной связи
Превращение в генератор
Создание многократного отражения
Обеспечение многократного взаимодействия света с активной средой и размножения фотонов
Определение диаграммы направленности
Усиление фотонов, движущихся под малыми углами к 00’
Определение спектрального состава излучения (излучаемых мод)