Контрольная работа: Открытые оптические резонаторы лазеров и их свойства

,                                           (17)

откуда для Δνг получим

.                                                                  (18)

Для U0 и РСП* (в одной моде) можно записать:

                                         (19)

И

.                             (20)

Выражение для βс можно найти из (5): , где - ширина резонансной кривой резонатора. Подставляя (19) и (20) в (18) получим

.                           (21)

Оценки для минимальной ширины линии излучения лазера Δνг дают величину порядка 10-3 Гц, что недостижимо для других источников оптического излучения, имеющих на 10…12 порядков более широкие линии.

Таким образом, одночастотный режим генерации лазера (работа на одной продольной моде ТЕМ00q) позволяет реализовать два важнейших преимущества лазера перед другими источниками оптического излучения: предельно высокие монохроматичность и когерентность излучения. Его линия излучения оказывается на много порядков ′уже не только контура усиления, но и резонанса Δνр ООР. При этом оказывается возможной и стабилизация излучения лазера на моде ТЕМ00q по частоте.

8.2 “Провал” Лэмба. Провалом Лэмба называют локальный минимум в частотной зависимости для мощности излучения одночастотного лазера с неоднородно уширенным контуром усиления, наблюдаемый на центральной частоте перехода ν0 (рис.8).

Рис. 8. “Провал” Лэмба на центральной частоте ν0 в гауссовом контуре лазера, работающего в одночастотном режиме

В самом деле, перестраивая моду генерации лазера по частоте в пределах контура усиления, оказывается, что при отстройке от ν0 на величину большую, чем Δνодн, вклад в энергию излучения вносят две группы активных частиц среды, а, как показано в разделе 6, мощность лазера оказывается пропорциональной удвоенной площади провала Беннета. Иначе обстоит дело, когда частота моды генератора совпадает с центральной частотой перехода ν0. При этом взаимодействие волны, имеющей частоту, равную ν0, происходит только с одной группой частиц, имеющих , и только от этой единственной группы волна получает энергию. В этом случае ν' и ν'' совпадают: ν'=ν''=ν0, провалы Беннета в контуре усиления «перекрываются» и превращаются в один провал, и мощность лазера оказывается пропорциональной площади только одного провала Беннета, т.е. для центральной частоты ν0 происходит её снижение (рис. 8).

Провал Лэмба используется для стабилизации резонансной частоты νр ООР лазера, работающего в одночастотном режиме излучения, в точке νр=ν0. Такой лазер можно использовать в качестве стандарта частоты в оптическом диапазоне, а также в уникальных оптических лазерных стандартах единицы длины (метра).

Отметим, что известны и оптические резонаторы специального назначения: волноводный, волноводный с распределённой обратной связью и др.

Литература

1.      Ямпурин Н.П.: Электроника. - М.: Академия, 2011

.        Воронков Э.Н.: Твердотельная электроника. - М.: Академия, 2010

.        Гуртов В.А.: Зарядоперенос в структурах с диэлектрическими слоями. - Петрозаводск: ПетрГУ, 2010

.        Дрейзин В.Э.: Управление качеством электронных средств. - М.: Академия, 2010

.        Институт СВЧ полупроводниковой электроники РАН: Наногетероструктуры в сверхвысокочастотной полупроводниковой электронике. - М.: Техносфера, 2010

.        рец.: С.П. Вихров, О.А. Изумрудов: Твердотельная электроника. - М.: Академия, 2010

.        Ямпурин Н.П.: Основы надежности электронных средств. - М.: Академия, 2010

.        Под ред. А.А. Орликовского ; Рец.: А.Ф. Александров, А.А. Горбацевич: Наноэлектроника. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009

.        Под ред.: А.А. Кураева, Д.И. Трубецкого ; А.В. Аксенчик и др.: Методы нелинейной динамики и теории хаоса в задачах электроники сверхвысоких частот. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009

.        Шишкин Г.Г.: Электроника. - М.: Дрофа, 2009

.        А.Н. Диденко и др. ; Под ред. И.Б. Фёдорова: Вакуумная электроника. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008

.        Лебедев А.И.: Физика полупроводниковых приборов. - М.: Физматлит, 2008

.        Шматько А.А.: Электронно-волновые системы миллиметрвого диапазона. - Харьков: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2008

.        Московский гос. ин-т стали и сплавов, Саратовский гос. ун-т им. Н.Г. Чернышевского ; под ред. Л.В. Кожитова: Оборудование, технологии и аналитические системы для материаловедения, микро- и наноэлектроники. - М.: МИСиС, 2007

.        Федеральное агентство по образованию, Московский гос. ин-т стали и сплавов (Технологический ун-т), Саратовский гос. ун-т им. Н.Г. Чернышевского ; под ред. Л.В. Кожитова ; авт-сост.: В.П. Менушенков и др.: Оборудование, технологии и аналитические системы для материаловедения, микро- и наноэлектроники. - М.: МИСиС, 2007

.        Филачёв А.М.: Твердотельная фотоэлектроника. - М.: Физматлит, 2007

.        Захвалинский В.С.: Электроника. - Белгород: БелГУ, 2006

.        Смоликов А.А.: Наноматериалы. - Белгород: БГТУ, 2006

.        Горошков Б.И.: Электронная техника. - М.: Академия, 2005

.        Гуртов В.А.: Твердотельная электроника. - М.: Техносфера, 2005

.        Гусев В.Г.: Электроника и микропроцессорная техника. - М.: Высшая школа, 2005

.        Жаворонков М.А.: Электротехника и электроника. - М.: Академия, 2005

.        Келим Ю.М.: Вычислительная техника. - М.: Академия, 2005

.        Кучумов А.И.: Электроника и схемотехника. - М.: Гелиос АРВ, 2005