Селекція типів коливань та стабілізація частоти лазерів. Пугач І. П

Існують ситуації, коли потрібно, щоб лазер генерував у одномодовому режимі, наприклад, при передачі інформації, в голографії, лазерній гіроскопії, дальномірах, вимірювачах електричних величин. Якщо наявні і повздовжні, і поперечні моди, в першу чергу треба залишити одну поперечну: ТЕМ₀₀. Для цього треба зробити суттєво великими втрати для інших поперечних мод, не збільшивши суттєво втрати для основної моди.

1. Найпростіше це можна зробити, встановивши в резонатор діафрагму, оскільки мода ТЕМ₀₀ має гаусів розподіл інтенсивності, а вищі моди – такий розподіл:

2. Можна поставити всередину резонатора лінзи. Для вищих мод ця система лінз вже не буде конфокальною, вони будуть фокусуватися в іншій точці і сильно поглинатися на діафрагмі, тому для них дуже падає добротність.

3. Замість лінзи і дзеркала можна поставити відбиваючу кульку. Мода певної частоти відбивається і для неї система замикається; інші моди розсіюються в різні боки.

Після виконання цих дій матимемо таку ситуацію:

Втрати для інших поперечних мод більші за підсилення. Але буде декілька повздовжніх мод. Треба залишити лише одну моду, наприклад, q. Тепер вже можна використати різницю частот. Для цього всередину резонатора слід помістити дисперсійний елемент, наприклад, призму.

Тоді моди інших порядків будуть розсіюватися, причому чим більше призм, тим сильніший ефект цього. Тут, однак, слід врахувати, що на кожній поверхні буде френелівське відбиття, а це небажані втрати. Тому при падінні повинен бути кут Брюстера (для поляризації в площині падіння) – таким чином можна уникнути втрат. Призму зазвичай роблять симетричною. Кут Брюстера можна зробити і безпосередньо на торцях кристалу.

Інший дисперсійний елемент – трьохдзеркальна система. Додаткове дзеркало створює ефективне дзеркало, коефіцієнт відбиття якого залежить від відстані між ними. Система з двох дзеркал також є резонатором і має власну добротність (резонатор Фабрі-Перо). Від резонансної системи немає відбиття. Якщо мода потрапляє в резонанс, то вона проходить, а якщо між резонансами, то відбиття максимальне, проходження мінімальне. Корисна хвиля – та, яка відбивається (між резонансами).

Можна поставити скляну пластину. У випадку резонансу втрати мінімальні, у іншому випадку – набагато більші. Генерація буде на тій частоті, яка є резонансною для пластини. Якщо пластину нахилити під певним кутом, то можна отримати резонанс для певних мод (картина буде така сама, тільки зсунута по куту).

Можна зробити пластину просвітлену (для видимого світла), на якій з одного боку тонка металева плівка. Якщу таку пластину вставити всередину лазера, то буде пропускатися тільки та мода, для якої на пластинці буде вузол (мінімум поля), а у всіх інших мод там вузла не буде , і будуть сильні втрати. Товщина плівки . Для роботи необхідно утримувати сталими всі довжини . Для цього можна зробити термостабілізацію.

Поиск по сайту: