12. Відкритий і оптичний резонатор.

Розглянемо резонатор, утворений паралельними плоскими нескінченно протяжними дзеркалами (рис.1), у якому відсутня робоча речовина й коефіцієнти відбиття від дзеркал рівні 100%.

У такому резонаторі можуть розглядатися в протилежних напрямках дві плоскі однорідні хвилі від однієї відбиваючої поверхні, що до іншої уздовж осі резонатора назустріч одна одної. При цьому утворюються стоячі хвилі, називані поздовжніми або аксіальними модами.

Об'ємним резонатором є прямокутний паралелепіпед з розмірами ребер L1, L2 і L3 і довжини хвиль власних типів коливань λ_mnq.

Щоб розрядити спектр власних частот, у оптичному діапазоні замість об'ємних резонаторів застосовують відкриті резонатори. Відкритим резонатором називають об'ємний резонатор відображаючи стінки якого не замкнуті.

13. Добротність резонатора.

Якщо враховувати всі види втрат в оптичному резонаторі, то в добротність резонатора прийме вид

, где – коэффициент потерь (для потерь на излучение ) або _ =_диф +_зер +_дис – сумарні втрати (дифракційні, у матеріалі дзеркал, диссипативные).

Знаючи добротність можна визначити ширину резонансного контуру

Добротність оптичного резонатора як добротність будь-якої коливальної системи, тобто

.

Окрім необхідних втрат на випромінювання в реальних резонаторах існують додаткові втрати.

14. Плоский резонатор (пит. 19).

15. Витрати на випромінювання. Втрати в активній речовині.

Втрати в активній речовині. Обумовлені поглинанням і розсіюванням енергії на різних дефектах в активному середовищі, що заповнює резонатор.

Постійна часу загасання моди резонатора:

яка називається також часом життя фотона. Цю величину використовують для характеристики втрат в резонаторі.

Для виведення випромінювання назовні одне з дзеркал резонатора повинно бути часткове проникним (напівпрозорим). Це втрати резонатора, звані втратами на випромінювання.

Добротність резонатора, яка визначається втратами на випромінювання:

16. Витрати на випромінювання. Дифракційні, на недосконалість дзеркал.

Дифракційні втрати. Ці втрати пов'язані з дифракцією електромагнітної хвилі на дзеркалах резонатора, що мають кінцеві розміри. Дифракційні втрати визначаються відношенням a²/(λL). Чим менше поперечні розміри а дзеркала, тим більше дифракційні втрати. Дифракційні втрати залежать також від типу коливань. Вони мінімальні для аксіальних ТЕМ₀₀-мод і зростають із збільшенням індексів тип моди. Це використовують для селекції неаксіальних мод в резонаторах.

Втрати на недосконалості дзеркал. Ці втрати обумовлені можливим поглинанням в дзеркалах (що неприпустимо), розсіянням на !шероховатостях жорсткостях!, 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.

17. Витрати на раз'юстировку резонатора.

Для того, щоб система з двох дзеркал володіла резонансними властивостями, необхідна дуже точна їх орієнтація щодо 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, називаємий кутом раз'юстировки зазвичай не винен перевищувать декілька кутових секунд.