Практические занятия и курсовое проектирование по дисциплине "Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства", страница 20

g1= 1 - L/R1,  g2 = 1 - L/R2,

где R1, R2 - радиусы кривизны зеркал (для плоского зеркала R = ∞).

          Условие устойчивости записывается в виде

0 ≤ g1g2 ≤ 1                                                (3.7)

Графическое отображение

условия (3.7) представлено на рис.3.3. Из диаграммы устойчивости видно, что плоскопараллельный резонатор находится на границе устойчивости: g1g2 = 1. Наиболее распространенным ОР является устойчивый резонатор с вогнутыми почти плоскими зеркалами или полуконфокальный резонатор, у которого одно зеркало плоское, а другое вогнутое, причем R ≥ 2L.                          Рис.3.3. Диаграмма устойчивости

Плоское зеркало является выходным,               оптических резонаторов

что обеспечивает малую расходимость

лазерного пучка.

          В некоторых случаях используются неустойчивые резонаторы, которые обеспечивают эффективное взаимодействие излучения с активной средой большого диаметра. Такой резонатор, в отличие от устойчивого, не сжимает пучок к оси ОР и весь объем активной среды может участвовать в процессе усиления излучения. Вариантом неустойчивого резонатора, используемого в лазерной технике, является телескопический конфокальный резонатор, у которого R1 - R2 = 2L, где R1, R2 - радиусы кривизны, соответственно, вогнутого и выпуклого зеркал.

          При оценке радиусов кривизны сферических зеркал в ходе выполнения курсового проекта следует учитывать, что их величины нормированы и составляют на практике 0,5; 1; 1,5; 2; 5 или 10 метров.

          Определив длину и радиусы кривизны зеркал ОР проектируемого лазера, необходимо рассчитать оптимальный коэффициент пропускания рабочего зеркала tопт. Для конкретных условий, определяемых типом активной среды, мощностью накачки, геометрией и уровнем потерь в оптическом резонаторе, tопт обеспечивает максимально возможную мощность излучения лазера. Выходная мощность лазера определяется соотношением

                           (3.8)

где τ2 - коэффициент пропускания рабочего зеркала; S - площадь сечения пучка в ОР; Is - параметр насыщения; k0 - ненасыщенный показатель усиления, м-1, значения которого для различных лазеров приведены в табл.3.3; kпогл - показатель поглощения активной среды; LAB - протяженность активной среды; r1 = 1 - a1 - t1 и r2 = 1 - a2 - t2 - коэффициенты отражения нерабочего, "глухого" и рабочего зеркал;  τопт ≈ 0 - коэффициент пропускания "глухого" зеркала; a1, a2 - паразитные потери в ОР.

Таблица 3.3

Оптические характеристики активных сред