Амплитудно-ступенчатые зеркала открытого квазиоптического резонатора
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Аннотация
амплитудный ступенчатый квазиоптический резонатор
Данная бакалаврская работа содержит 29 страниц, 4 рисунка и 15 библиографических ссылок.
Матричным методом проведено численное исследование характеристик ряда низших по потерям поперечных мод открытого квазиоптического резонатора СО2-лазера от геометрических размеров зеркал и параметров амплитудно-ступенчатого фильтра в виде поглощающих элементов, размещенных в узловых линиях поля для выделяемых мод в области их пространственных частот на неоднородном зеркале. Найдены условия селективного возбуждения отдельного высшего поперечного типа колебаний ТЕМ01 с высокой степенью дискриминации нежелательных мод.
Анотація
Дана бакалаврська робота містить 29 сторінок, 4 рисунка та 15 бібліографічних посиланнь.
Матричним методом проведене чисельне дослідження характеристик ряду нижчих по втратах поперечних мод відкритого квазиоптичного резонатора СО2-лазера від геометричних розмірів дзеркал і параметрів амплітудно-східчастого фільтра у вигляді поглинаючих елементів, розміщених у вузлових лініях поля для виділюваних мод в області їхніх просторових частот на неоднорідному дзеркалі. Знайдено умови селективного збудження окремого вищого поперечного типу коливань ТЕМ01 з високим ступенем дискримінації небажаних мод.
Abstract
given bachelor work contains 29 pages, 4 figures and 15 bibliographic references.matrix method it is carried out numerical study of characteristics of some the lowest on losses of transverse modes open quasioptical resonator CO2-laser from the geometrical sizes of mirrors and parameters of the amplitude-stepped filter in the form of the absorbing elements disposed in central lines of a field for selected modes in the region of their spatial frequencies on the nonuniform mirror. Requirements of the selective excitation of separate type of highest type oscillations ТЕМ01 with a high degree of discrimination of undesirable modes are found.
Введение
Открытые резонаторы являются эффективным средством разрежения спектра, позволившим достичь известных успехов в лазерной технике. Однако если не принимать специальных мер, то даже в открытых системах спектр остается еще настолько густым, что в рабочий диапазон частот попадает большое число типов колебаний резонатора. Многомодовый режим работы генератора приводит к значительному ухудшению таких основных характеристик лазерного излучения как монохроматичность, когерентность, угловая расходимость. Важнейшими областями, где подавление мод и контроль над ними представляет актуальную задачу, являются лазерная технология, оптическая связь, локация, голография, спектроскопия, медицина.
В литературе предложены различные методы угловой и частотной селекции, называемые также селекцией поперечных мод и селекцией продольных мод, соответственно. Селекция продольных мод, отличающихся по существу лишь частотой, требует применения узкополосных диспергирующих элементов (интерферометров Фабри-Перо, призм, дифракционных решеток, связанных резонансных объемов). Разрежение спектра поперечных мод основано на различии в распределении полей у мод с различными поперечными индексами, что приводит к различию дифракционных потерь. В неустойчивом резонаторе дифракционные потери настолько велики, что обычно реализуется генерация на основной поперечной моде. В устойчивых открытых лазерных резонаторах дифракционные потери относительно малы, и поэтому приходится, как правило, принимать специальные меры, направленные на преимущественное увеличение потерь нежелательных типов колебаний.
Генерация на поперечной моде высокого порядка в лазерном резонаторе была предложена в 60-х годах прошлого века и затем экспериментально исследована в различных типах лазеров. Для этого используют размещение поглощающей проволочной сетки или маски внутри лазерного резонатора, введение фазосдвигающих масок на зеркалах, конические зеркала типа аксикон в резонаторе и другие зеркала специальных конструкций. Большинство из этих методов основано на вводе дополнительных элементов в резонатор, что усложняет его схему и неудобно в метрологических и промышленных применениях. При применении селекторов в технологических лазерах также желательна минимальная модификация стандартной схемы лазерного резонатора.
Целью данной бакалаврской работы является определение конфигураций амплитудно-ступенчатых зеркал открытого квазиоптического резонатора СО2-лазера, позволяющих селективно возбуждать в резонаторе отдельные высшие поперечные типы колебаний с высокой степенью дискриминации нежелательных мод.
Аналитический обзор
Теоретически и экспериментально исследованы особенности работы мощного технологического СО2 - лазера с селекцией и коррекцией фазы высших поперечных мод [1]. Впервые сообщается об эффективном преобразовании с помощью фазового корректора поля высшего типа колебаний в узконаправленный пучок с синфазными световыми колебаниями при выходной мощности до 1кВт. Достигнуто трехкратное уменьшение угловой расходимости по сравнению с расходимостью многомодового пучка. Показано, что наиболее значительным оказывается влияние аберрации типа оптического клина, возникающей из-за использования поперечной прокачки активной среды и поперечного разряда. Обсуждается перспектива применения рассмотренного метода получения узконаправленного излучения при более высоких выходных мощностях. Достаточно популярная в настоящее время схема устойчиво-неустойчивого резонатора не дает возможности формировать на выходе аксиально-симметричную структуру излучения.
Теоретическ