Оптический резонатор

Рис. 67. Схема оптического резонатора рубинового лазера.

Рис. 1.12. Наиболее распространенные типы оптических резонаторов резонатор с системой плоскопараллельных зеркал (а) и конфокальный резонатор (б).

Рис. 10.25. Схематическое изображение оптического резонатора, содержащего рубиновый стержень и ксеноновую разрядную лампу.

Переход 2-3 является безызлучательным. Возвращение электронов с уровня 2 на исходный уровень I сопровождается излучением на длине волны 694,3 нм (красный цвет). Оба конца рубинового стержня покрыты отражающими слоями (< и 6 на рис. 5.2, а, причем слой 4 выполнен полупрозрачным). После многократных отражений в оптическом резонаторе, образованном зеркалами и рубиновым стержнем, происходит усиление излучения и образуется мощный когерентный пучок с плоским фронтом, двигающимся вдоль оси кристалла и выходящим через полупрозрачное зеркало 4 (рис. 5.2, а). Генерация излучения продолжается до тех пор, пока заселенности уровней 1 и 2 не сравняются. Лазер на кристалле рубина длиной от 20 до 25 см и диаметром 1,5 см при накачке с помощью светового импульса длительностью 10 з с излучает в течение времени такого же порядка импульс мощностью 1 кВт. [c.98]

На рис. 5.4 показаны основные части лазерной системы. Лазерная среда, содержащая возбужденные частицы с инверсной заселенностью, имеет форму цилиндра или заполняет цилиндрическую трубку. Среда помещается в оптический резонатор, на одном конце которого обычно находится полностью отражающее глухое зеркало, а па другом — частично прозрачная пластинка, пропускающая некоторое количество све- [c.141]

Линия аргонового лазера 4880 А имеет ширину приблизительно 0,15 см , которую легко понизить до 0,001 см , установив внутри оптического резонатора эталон Фабри — Перо в [c.211]

Твердое тело отличается высокой концентрацией частиц. Поэтому в твердотельных лазерах могут быть получены большие величины концентрации активных частиц, а следовательно, высокие коэффициенты усиления. Вместе с тем существенная Оптическая неоднородность твердого тела снижает добротность оптического резонатора (см. ниже) и не позволяет получить излучение с малыми углами расхождения луча. Важная особенность твердотельных ОКГ связана с энергетическим спектром твердого тела, в котором многие энергетические уровни частиц, расщепляясь, образуют достаточно широкие энергетические зоны, состоящие из множества близко расположенных энергетических состояний. Поэтому наряду с узкими линиями переходов в спектре имеются [c.521]

Для усиления индуцированного испускания лазерное устройство помещают в оптический резонатор — длинную трубку, закрытую двумя зеркалами, одно из которых полупрозрачно (рис. 0.21). Расстояние между зеркалами представляет собой целое кратное требуемой длины волны. В оптическом резонаторе прирост энергии наблюдается при заданной длине волны (резонансная частота), а [c.167]

Излучатель предназначен для преобразования энергии накачки (перевода гелий-неоновой смеси 3 в активное состояние) в лазерное излучение и содержит оптический резонатор, представляющий собой в общем случае систему тщательно изготовленных отражающих, преломляющих и фокусирующих элементов, во внутреннем пространстве которого возбуждается и поддерживается определенный тип электромагнитных колебаний оптического диапазона. Оптический резонатор должен иметь минимальные потери в рабочей части спектра, высокую точность изготовления узлов и их взаимной установки. В лазере, показанном на рис. [c.227]

Значительное увеличение света за счет вынужденного излучения происходит только при достаточной протяженности активного вещества. Увеличению этой протяженности служит резонансная система. Активное вещество помещают в оптический резонатор, образованный либо плоскими зеркалами, либо зеркалом и поворотной призмой. Благодаря многократным отражениям от зеркал фотоны многократно проходят вдоль активного вещества. Это способствует усилению мощности лазерного излучения и формированию параллельного пучка света. Одно из зеркал резонатора полупрозрачно [c.102]

Появление лазерных источников излучения значительно изменило ситуацию. При помощи лазеров удалось значительно сузить возбуждающую линию (см. рис. 17, где приведена интерферограмма линии 6328 А гелий-неонового лазера) и разрешать более тонкие детали спектра КР, а высокая степень параллельности лазерного излучения привела к новым оптическим конструкциям газовых кювет. В настоящее время используется множество систем освещения в зависимости от того, помещена ли кювета с газом внутри оптического резонатора лазера или снаружи. [c.203]

Если из схемы на рис. 18 удалить полупрозрачное зеркало 1, то зеркало 10 становится зеркалом резонатора и газообразный образец оказывается внутри оптического резонатора. В этом слу- [c.205]

Газовая кювета помещена в фокальной области оптического резонатора. [c.206]

Перестраиваемые лазеры могут также иметь продольную модовую структуру при грубой настройке в пределах их контура кривой усиления. И опять единичная продольная мода может быть выбрана путем введения в оптический резонатор одного или нескольких интерферометров Фабри— Перо [26]. Спектральная ширина единичной продольной моды определяется стабильностью лазера и обычно составляет приблизительно 1—50 МГц (10" нм при X — 500 нм). В отличие от лазеров с фиксированной длиной волны длину волны испускания нельзя легко измерить или воспроизвести с приближением по точности, соответствующей спектральной ширине. Например, 10 нм в видимой области длин волн соответствует разрешению 10 . Наилучшие спектрографы способны обеспечить разрешение 10 , а чаще 10 В некоторых отдельных случаях для увеличения точности измерений длин волн использовали сложные методы измерения частоты [27], однако до настоящего времени не существует общего решения проблемы измерения длины волны. [c.547]

В оптическом резонаторе НР отдает энергию в виде лазерного луча. Схема химического лазера приведена на рис.9.2. Основным достоинством химических лазеров является высокая концентрация энергии. [c.258]

В спектроскопии стимулированного излучения [4, 5] эта проблема сейчас может быть решена двумя путями. Первый, наиболее используемый путь — внесение в резонатор ОКГ селективных потерь, подавляющих усиление на частотах линий основного перехода и создающих максимальную добротность на частоте исследуемой линии. Чаще всего для этих целей используются селективные зеркала и реже резонаторы с различными дисперсионными элементами. Второй путь связан с внесением в оптический резонатор селективного усиления , повышающего па частоте возбуждаемой. линии величину эффективного а/ до необходимого значения. [c.30]

П ) ози ординат отложен угол ф поворота призмы, установленной в оптическом резонаторе [ИЗ] [c.40]

Чаще всего в инжекционных лазерах в качестве активного вещества используют арсенид галлия (GaAs). Внешнюю поверхность р-слоя металлизируют и к ней, как и к металлической пластине-оснойанию, приваривают контактные выводы. Кристалл полупроводника с линейными размерами порядка десятых долей миллиметра имеет форму неправильной усеченной четырехгранной пирамиды (рис. 210). Две боковые грани (4) строго параллельны, их поверхности отполированы они образуют оптический резонатор (типа Фабри—Перо). Во избежание оптического резонанса между двумя другими гранями 4 ) их скашивают под углом к. основанию, а поверхности оставляют необработан-жекционногГлаз р1Г ши. На грзни, образующие оптиче-1 - р-слой 2 - п-слой 3 - СКИЙ резонатор, обычно не наносят [c.524]

Поглощение и испускание излучения атомами при изменении энергетического состояния их электронов лежит в основе действия лазера (слово лазер составлено из первых букв английских слов, описьгаающих принцип действия этого устройства—усиление света при стимулированном испускании излучения). В обычных условиях атом, поглотивший энергию, быстро испускает фотон и возвращается в основное состояние. В лазере интенсивный источник внешней энергии, например электрический разряд в газовой трубке, поддерживает большое число атомов в одном из возбужденных состояний. В этих условиях один фотон, самопроизвольно испущенный каким-либо возбужденным атомом, заставляет другие возбужденные атомы испускать фотоны, которые в точности совпадают по фазе, т. е. когерентны, с исходным фотоном и имеют совершенно одинаковую с ним длину волны. Эти фотоны в свою очередь стимулируют испускание фотонов новыми атомами, и возникает каскадный процесс испускания фотонов. В результате образуется когерентный волновой фронт фотонов, имеющих одинаковую длину волны и одинаковую фазу. Лазеру придают цилиндрическую форму, а на его концах помещают два параллельных зеркала, образующих оптический резонатор. Одно из зеркал делают полупрозрачным, и оно пропускает часть когерентного излучения лазера. [c.69]

Если излучение, вышедшее из активной среды и усиленное за счет вынужденного испускания, вновь пропустить через эту среду, произойдет дальнейшее увеличение его интенсивности. Многократное повторение такого процесса обеспечивается с помощью оптического резонатора. Он состоит обычно из пары хорошо отражающих излучение зеркал, между которыми помещается активная среда (рис. 5.1). Если увеличение интенсивности излучения за один полный циклический проход по резонатору длиной L д/ = / /д = /д [ехр (2Ky L) — 1 ] [c.165]

Применение оптических резонаторов, как правило, необходимо для осуществления эффективной генерации излучения с контролируемыми параметрами. Но для активной среды с достаточно высокими Кус или достаточно протяженной возбужденной зоной возможен и безрезонаторный однопроходовый (так называемый сверх-, или суперлюминесцентный) режим генерации. Оптический резонатор (чаще всего двухзеркальный типа интерферометра Фабри — Перо) играет очень важную роль в формировании спектра генерируемого излучения, определяемого в первую очередь, конечно, люминесцентными характеристиками активной среды. Пороговое условие генерации может быть выполнено не только для частоты максимума линии (полосы) активной среды, где усиление максимально, но и для более или менее широкой полосы частот вблизи него. Однако наличие оптического резонатора обусловливает генерацию излучения не в сплошной полосе частот, а лишь на некоторых дискретных частотах в пределах этой полосы — частотах собственных колебаний, или модах резонатора. Существует определенное число и типы разрешенных параметрами резонатора (т. е. обладающих наименьшими потерями) таких собст- [c.166]

Эффективность работы ДИК-лазера зависит от многих параметров способа накачки, давления и температуры рабочего газа, поляризации излучения накачки, параметров оптического резонатора, конкретный выбор которых определяется молекулярными характеристиками активной среды. Важнейшую роль играют скорости врап ательной и колебательной релаксаций, параметры насыщения переходов с поглощением и излучением. При недостаточно быстрой колебательной релаксации (эффект узкого горла ) инверсия заселенностей вращательных уровней в возбужденном колебательном состоянии будет существовать лишь в течение короткого промежутка времени после начала накачки, так как в результате вращательной релаксации, скорости которой выше скоростей колебательной релаксации, среди вращательных уровней быстро установится больцмановское распределение заселенностей. Возможно, в значительной степени с этим неучтенным должным образом в теории эффектом узкого горла связано расхождение в несколько раз эконериментальных и расчетных величин /Сус [12, 17]. Более полный учет процессов колебательной релаксации молекул и некоторых других эффектов приводит в случае непрерывного лазера на фторметане к лучшему согласию экспериментальных и теоретических значений его выходных параметров [29] (одна из программ расчета параметров ДИК-лазеров на ЭВМ описана в [30]). При низких давлениях рабочего газа и насыщении возбуждаемого перехода коэффициент усиления мал из-за малой абсолютной величины инверсии уровней. С ростом давления эта величина растет, однако растет и эффективность столк-новительной вращательной релаксации, приводящей к термализа-ции вращательных уровней. Из-за столкновительного уширения линии излучения уменьшается сечение вынужденного испускания. Кроме того, уменьшается скорость диффузии молекул, играющей важную роль в процессах колебательной релаксации. В результате Кус при давлениях выше некоторого оптимального начинает падать. Оптимальное давление большинства ДИК-лазеров составляет 4-ь40 Па, причем в одном и том же газе оптимальные давления для генерации на разных длинах волн обычно различны. [c.174]

Троицкий Ю,В,, Голдина Н,Д, О выделении одного типа колебаний в оптическом резонаторе/Письма в ЖЭТФ, 1968. Т, 7, [c.88]

В спектрах люминесценции активированных кристаллов максимальную интенсивность свечения имеет обычно одна группа линий, связанная с переходами между штарковскими компонентами одной пары мультиплетов. Напрпмер, для иона это переходы а для иона Но — переходы /7 —На этих переходах (назовем их условно основными) в обычных условиях, т. е. с использованием широкополосных зеркал оптического резонатора и широкополосной накачки, и возбуждается стимулированное излучение. Для большинства известных. лазерных активаторных ионов основные переходы связаны с самыми нижними метастабильными состояниями в их энергетическом с пектре. Для получения генерации па частотах других линий, обусловленн.лх переходами, которые связаны с высоко расположенными метастабильными состояниями или с другими парами мультиплетов (такие переходы в дальнейшем будем называть дополнительными) и которые обычно имеют меньшие поперечные сечения, необходимо искусственно формировать конту]) усиления системы такилг образом, чтобы оно было максимальным па частоте возбуждаемых линий. [c.30]

Все данные по дополнительным каналам стимулированного излучения с указаниелг кристалла, частотного интервала генерации и тина оптического резонатора сведены в табл. 3.1. В заключение раздела укажем, что теоретическое рассмотрение основных генерационных параметров простейших трех-и четырехуровневых рабочих схем ОКГ с использованием спектроскопических данных подробно проведено в монографиях [60, 72—74]. [c.31]

К идее управления спектром излучения твердотельных ОКГ, а также исследования процесса миграции возбунедения в разупорядоченных лазерных средах путем внесения в оптический резонатор селективного усиления независигио пришли автор настояш ей монографии] и Дешазер [26—30]. На основе рассмотренного ими принципа вносимого селективного усиления первым были предложены и реализованы ОКГ с комбинированными активными средами [26—28], вторым — генераторы с внутренней и внешней инжекцией в резонатор ОКГ узкополосного излучения [29, 30]. В ОКГ с КАС превалирующая добротность на необходимой частоте создается формированием н<елаемого контура усиления путем подбора нескольких комбинирующих сред с соответствующими спектрами люминесценции. Это достигается тем, что в этом новом типе квантовых генераторов, в отличие от обычных ОКГ в оптическом резонаторе, устанавливается несколько разнотипных активных элементов с своими системами накачки (рис. 3.22, а). [c.52]

ОКГ с внутренней инжекцией узкополосного излучения в его оптический резонатор автор работы [29] назвал составным генератором ( omposite os illator). [c.52]

Блок-схемы сисктралыю управляемых ОКГ с КЛС(а), ОКГ с впрыскиванием фотонов ) (б) н ОКГ с дисперсионными оптическими резонаторами (в) [c.53]

В связи с тем что принцип работы ОКГ с КАС такой же, как и обычных генераторов, на нем мы подробно останавливаться не будем, а рассмотрим только условие для возникновения в них стимулированного излучения. Для упрощения проанализируем такую схему ОКГ с КАС (рис. 3.23), у кото-])ой оптический резонатор, образованный плоскопараллельными зеркалами с коэффициентами отражения и заполнен комбинированной средой, представляющей собой два последовательно установленных кристалла равного поперечного сечения s и с длинами Zi и Предположим, что в системе также отсутствуют другие отражающие поверхности и что кристаллы имеют )азные люминесцентные характеристики. Анализ свойств такой системы проведем, следуя путем [60]. Плотности потоков, распространяющихся от Rx и i 2 и обратно, обозначим /i (z) и (z) соответственно. Величины потоков, распространяющихся через сечение комбипироваппого стержня, тогда будут s/i ) и s/g (z). Дифференциальные уравнения, описывающие измене- [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология