Резонатори квантових приладів (1) (2) (3)

(4) (5) (6) Рис. 1 Модель плоского паралельного відкритого резонатора

Рис. 2 Інтерференція прямої та відбитої хвилі в просторі між дзеркалами: а) посилення прямої хвилі; б) ослаблення прямої хвилі

(7) (8) (9) (10) (11)

N F =a 2 /L - число Френеля (12) (14) (13) Моди з однаковими q, але різними m і n, що задовольняють умові m 2 +n 2 = const, мають одну і ту ж частоту називають частково виродженими.

Рис. 3 Порівняння спектральної лінії переходу та резонатора і спектр власних коливань плоского резонатора

Рис. 4 Структура поля різних мод в оптичному резонаторі

Рис. 5 Структура поля різних мод в оптичному резонаторі

(15) Рис. 6 Схема узагальненого сферичного резонатора

(18) (17) (16) (19) Рис. 7 Схема конфокального резонатора

Рис. 8 Схема концентричного резонатора Рис. 9 Схеми напів-конфокального та напів-концентричного резонаторів

Рис. 10 Схема нестійкого резонатора Рис. 11 Діаграма стійкості (втрат) резонаторів

1. Дифракційні втрати. Ці втрати пов'язані з дифракцією електромагнітної хвилі на дзеркалах резонатора, що мають кінцеві розміри. Дифракційні втрати визначаються відношенням a 2 /(λL). Чим менше поперечні розміри а дзеркала, тим більше дифракційні втрати. Дифракційні втрати залежать також від типу коливань. Вони мінімальні для аксіальних ТЕМ 00 -мод і зростають із збільшенням індексів тип моди. Це використовують для селекції неаксіальних мод в резонаторах. 2. Втрати на недосконалості дзеркал. Ці втрати обумовлені можливим поглинанням в дзеркалах (що неприпустимо), розсіянням на шороховатостях, 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. 3. Втрати на роз'юстіровку резонатора. Для того, щоб система з двох дзеркал володіла резонансними властивостями, необхідна дуже точна їх орієнтація відносно 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, називається кутом роз'юстировки і зазвичай не винен перевищувати декілька кутових секунд. 4. Втрати в активній речовині. Вони обумовлені поглинанням і розсіюванням енергії на різних дефектах в активному середовищі, що заповнює резонатор.

(20) Рис. 12 Схема зовнішньої селекції поперечної моди ТЕМ 00 за допомогою діафрагми В

а 1 а 2 /L~0,3 Рис. 13 Схема внутрішньої селекції поперечної моди ТЕМ 00 за допомогою діафрагми Рис. 14 Селекція поперечних мод за допомогою призми повного внутрішнього відбиття Рис. 15 Схема селекції типів коливань за допомогою збільшення втрат

Рис. 16 Схема селекції подовжніх типів коливань на двох та трьох зв язаних резонаторах Рис. 17 Схема селекції подовжніх типів коливань за допомогою поглинаючої пластини 1

Рис. 18 Резонатор лазера із селективними елементами: 1- дифракційна гратка, 2- похилий інтерферометр Фабри-Перо, 3- активний елемент, 4- відбиваюче дзеркало

Рис. 18 Модульні системи

Е повн – повна енергія прийнята в резонаторі; Е втрат (Т)– енергія, що втрачається за період; Е втрат (1с) – енергія, що втрачається за одну секунду..

.

.

L – довжина; r 2 – коефіцієнт відбиття від дзеркала 2; G 0 – коефіцієнт квантового посилення фази; 2 – фазовий зсув хвильового фронту на дзеркалі 2.