Добротность открытых оптических резонаторов

Август 2, 2022

Главная
Разное
Добротность открытых оптических резонаторов

Содержание

2. Типы открытых резонаторов
3. Устойчивость резонатора
4. Типы открытых резонаторов
5. Добротность резонаторов для данного типа колебаний определяется в общем виде как отношение запасенной в нем энергии
6. Добротность типов колебаний открытого резонатора В открытых резонаторах запасенная энергия убывает за счет: потерь на излучение,
7. Добротность типов колебаний открытого резонатора Рассмотрим влияние на добротность резонатора потерь, обусловленных отличием от единицы коэффициента
8. Добротность типов колебаний открытого резонатора Величина изменения энергии типа колебаний за время dt: Найдем добротность типа
9. Добротность типов колебаний открытого резонатора Эта энергия теряется за время прохода волны через резонатор, период времени
10. Добротность типов колебаний открытого резонатора А энергия, теряемая типом колебания за время dt: Сравним это соотношение
11. Добротность типов колебаний открытого резонатора Отсюда получим: Пример: L=30 см: λ=0,6 мкм: rотр=0,9 Подставляя эти параметры
12. Условия самовозбуждения лазера Условия самовозбуждения лазера, как и любого другого генератора, включают в себя условия баланса
13. Условия самовозбуждения лазера У зеркала 2 это поле будет иметь вид: κa - коэффициент усиления; α
14. Условия самовозбуждения лазера При обратном проходе к зеркалу 1 световое поле снова усиливается и после отражения
15. Условия самовозбуждения лазера Отсюда получим уравнение баланса амплитуд: и баланса фаз:
16. Условия самовозбуждения лазера Уравнение баланса фаз означает наличие конструктивной интерференции, т.е. положительной обратной связи в резонаторе.
17. Условия самовозбуждения лазера Колебания в резонаторе не будут затухать, если усиление в активной среде компенсирует все
18. Условия самовозбуждения лазера Первое слагаемое справа характеризует потери в активной среде, а второе – потери в
20. Скачать презентацию

Слайд 2

Типы открытых резонаторов

Слайд 3

Устойчивость резонатора

Слайд 4

Типы открытых резонаторов

Слайд 5

Добротность резонаторов для данного типа колебаний определяется в общем виде как

отношение запасенной в нем энергии к энергии потерь за период, умноженное на 2π:

Добротность типов колебаний открытого резонатора

Слайд 6

Добротность типов колебаний открытого резонатора
В открытых резонаторах запасенная энергия убывает за

счет:
потерь на излучение, определяемых конечным значением коэффициента прозрачности зеркал;
точности юстировки, т.е. установки параллельности зеркал в резонаторе с плоскопараллельными зеркалами или расстояния между зеркалами и совмещения оптических осей зеркал - в
резонаторах со сферическими зеркалами;
- дифракционных потерь, т.е. потерь обусловленных конечным значением размеров зеркал.

Слайд 7

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Рассмотрим влияние на добротность резонатора потерь,

обусловленных отличием от единицы коэффициента отражения зеркал.
Пусть Q − добротность типа колебаний резонатора; Uтк − энергия, запасенная в типе колебаний; а ω − его собственная частота.

где Uтк0 − начальная энергия, запасенная в типе колебаний

Слайд 8

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Величина изменения энергии типа колебаний за время

dt:

Найдем добротность типа колебаний за счет выхода энергии через зеркала с коэффициентом отражения rотр (коэффициент пропускания − 1−rотр). Поглощением в зеркалах пренебрегаем. Уменьшение энергии типа колебаний при однократном отражении для волны с энергией Uтк /2:

Слайд 9

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Эта энергия теряется за время прохода волны

через резонатор, период времени

и в среднем за единицу времени волна теряет энергию:

Мода (тип колебаний) образуется двумя волнами, бегущими навстречу, поэтому энергия, теряемая типом колебаний в единицу времени, в два раза больше:

Слайд 10

Добротность типов колебаний открытого резонатора
А энергия, теряемая типом колебания за время

dt:

Сравним это соотношение с полученным из общего определения добротности:

Слайд 11

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Отсюда получим:
Пример:
L=30 см: λ=0,6 мкм: rотр=0,9
Подставляя эти параметры

в выражение для Q, получим:

Это существенно выше, чем добротность объемных резонаторов в радиодиапазоне.

Слайд 12

Условия самовозбуждения лазера
Условия самовозбуждения лазера, как и любого другого генератора,

включают в себя условия баланса фаз и баланса амплитуд (мощностей).

Резонатор заполнен активной средой.
Пусть R1 и R2 – комплексные коэффициенты отражения зеркал, а L – его длина.
У зеркала 1 возникает спонтанное излучение, в виде плоской волны А1 оно распространяется в направлении к зеркалу 2.

Слайд 13

Условия самовозбуждения лазера
У зеркала 2 это поле будет иметь вид:
κa

- коэффициент усиления; α - коэффициент потерь в активной среде, обусловленных рассянием света на неоднородностях; k – волновое число

поле отраженной волны принимает вид:

где ξ - коэффициент, учитывающий дифракционные потери при отражении от зеркала

Слайд 14

Условия самовозбуждения лазера
При обратном проходе к зеркалу 1 световое поле снова

усиливается и после отражения от него имеет вид:

Для получения стационарных колебаний (или стоячей волны в резонаторе) должно выполняться условие:

отсюда получаем:

Слайд 15

Условия самовозбуждения лазера
Отсюда получим уравнение баланса амплитуд:
и баланса фаз:

Слайд 16

Условия самовозбуждения лазера
Уравнение баланса фаз означает наличие конструктивной интерференции, т.е. положительной

обратной связи в резонаторе.
Оно определяет частоту лазерного излучения и выполняется на любой резонансной частоте открытого резонатора.
Следовательно, на каждой из этих частот может быть достигнута генерация, если выполняется условие баланса амплитуд.

Слайд 17

Условия самовозбуждения лазера
Колебания в резонаторе не будут затухать, если усиление в

активной среде компенсирует все потери в резонаторе. Логарифмируя выражение для баланса амплитуд, получим:

Слайд 18

Условия самовозбуждения лазера
Первое слагаемое справа характеризует потери в активной среде, а

второе – потери в зеркалах

Величина слева представляет собой пороговый коэффициент усиления. Генерация возможна, когда
κa>α

Добротность открытых оптических резонаторов

Содержание

Типы открытых резонаторов

Устойчивость резонатора

Типы открытых резонаторов

Добротность резонаторов для данного типа колебаний определяется в общем виде как

Добротность типов колебаний открытого резонатораВ открытых резонаторах запасенная энергия убывает за

Добротность типов колебаний открытого резонатора Рассмотрим влияние на добротность резонатора потерь,

Добротность типов колебаний открытого резонатораВеличина изменения энергии типа колебаний за время

Добротность типов колебаний открытого резонатораЭта энергия теряется за время прохода волны

Добротность типов колебаний открытого резонатораА энергия, теряемая типом колебания за время

Добротность типов колебаний открытого резонатораОтсюда получим:Пример:L=30 см: λ=0,6 мкм: rотр=0,9 Подставляя эти параметры

Условия самовозбуждения лазера Условия самовозбуждения лазера, как и любого другого генератора,

Условия самовозбуждения лазераУ зеркала 2 это поле будет иметь вид: κa

Условия самовозбуждения лазераПри обратном проходе к зеркалу 1 световое поле снова

Условия самовозбуждения лазераОтсюда получим уравнение баланса амплитуд: и баланса фаз:

Условия самовозбуждения лазераУравнение баланса фаз означает наличие конструктивной интерференции, т.е. положительной

Условия самовозбуждения лазераКолебания в резонаторе не будут затухать, если усиление в

Условия самовозбуждения лазераПервое слагаемое справа характеризует потери в активной среде, а

Похожие презентации

Добротность типов колебаний открытого резонатора
В открытых резонаторах запасенная энергия убывает за

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Рассмотрим влияние на добротность резонатора потерь,

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Величина изменения энергии типа колебаний за время

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Эта энергия теряется за время прохода волны

Добротность типов колебаний открытого резонатора
А энергия, теряемая типом колебания за время

Добротность типов колебаний открытого резонатора
Отсюда получим:
Пример:
L=30 см: λ=0,6 мкм: rотр=0,9
Подставляя эти параметры

Условия самовозбуждения лазера
Условия самовозбуждения лазера, как и любого другого генератора,

Условия самовозбуждения лазера
У зеркала 2 это поле будет иметь вид:
κa

Условия самовозбуждения лазера
При обратном проходе к зеркалу 1 световое поле снова

Условия самовозбуждения лазера
Отсюда получим уравнение баланса амплитуд:
и баланса фаз:

Условия самовозбуждения лазера
Уравнение баланса фаз означает наличие конструктивной интерференции, т.е. положительной

Условия самовозбуждения лазера
Колебания в резонаторе не будут затухать, если усиление в

Условия самовозбуждения лазера
Первое слагаемое справа характеризует потери в активной среде, а