Raota prinsipini o'rganish va tollazer lazerining xususiyatlari

Lazer bo'shlig'ining qurilishi

Boshqa turdagi lazerlarda bo'lgani kabi, tolali lazerda lasing olish uchun ham ijobiy teskari aloqa zarur. Buning uchun, qoida tariqasida, har xil turdagi reflektorlar qo'llaniladi. Qattiq jismli lazerlarda bo'lgani kabi, bu maqsadda dielektrik va metall nometalldan foydalanish mumkin. Ular odatda katta tashqi diametri (300 mm dan yuqori) faol tolalar ishlatiladigan yuqori quvvatli tolali lazerlarda qo'llaniladi. Bunday holda, boshqa tola komponentlari bilan an'anaviy tolali 45 yopishtirish texnikasidan foydalanish qiyin. Elyaf lazerlarining xususiyati - faol tola chiqqanda nurlanishning divergensiyasi va uning kichik ko'ndalang o'lchamlari. Shuning uchun tolalarni reflektor bilan moslashtirish uchun linzalar, kolimatorlar va boshqa optik elementlardan foydalaniladi. Ommaviy optik elementlardan foydalanish maxsus tashqi sharoitlarni talab qiladi. Ya'ni, bunday tolali lazer qattiq hol lazerning odatdagi kamchiliklariga ega. Shakl. 5.6 ehtiyotkorlik bilan tekislashni, qat'iy fiksatsiyani va ularni tashqi optik elementlar bilan tolali lazerning soddalashtirilgan optik sxemasini ta'minlaydi.

Shakl: 5.6. Katta elementlarga asoslangan Fabry-Pero bo'shlig'iga ega lazerning sxemasi.

Elyaf lazerini reflektor sifatida ulagichlar va Bragg panjaralaridan foydalanish mumkin. Bunday qurilmalarning ishlash printsipi shundan iboratki, ikkita optik tolalar uchun tolalar o'rtasida energiya almashinuvini ta'minlaydigan aloqa bo'limi hosil bo'lishi mumkin. Termoyadroviy biriktirgichlarda tolalarning aloqasi ularning qizishi va keyinchalik mexanik tortish paytida birlashishi bilan amalga oshiriladi. Shakl. 5.7 - bu bikonik biriktiruvchi uchun optik aloqa qismining sxematik tasviri.

Shakl: 5.7. Suzuvchi bikonik biriktiruvchi zanjir.

Kirish tolasiga kiritilgan nurlanish tolalar yadrosining boshqariladigan rejimi sifatida tarqaladi. Cho'zish diametrini pasaytiradi, shunda havo interfeysida to'liq ichki aks etishi tufayli tola qoplamasi orqali nurlanish tarqaladi. Optik kontaktdagi ikkita tolalar etarli masofaga ega bo'lsa, energiya almashinishi mumkin. Shu bilan birga, uning Ikkinchi tolasining tolasidagi energiyaning ulushi asosan ikkala tolada nurlanishning tarqalish konstantalariga va shunga muvofiq nurlanish to'lqin uzunligiga bog'liq. Natijada, bo'linish nisbati spektral bog'liqligi ulagichning 46 chiqish qismida paydo bo'ladi, odatdagi bog'liqlik shakl. 5.8.

Shakl: 5.8 Birlashtiruvchi chiqadigan tolalardagi radiatsiya intensivligining spektral bog'liqliklari.

Reflektor hosil qilish uchun ulagichning ikkita chiqish tolasi ulanishi kerak. Shakl. 5.9 spektral-selektiv biriktirgichlarga asoslangan reflektorli lazer diagrammasini ko'rsatadi. Kirish reflektorining spektral xarakteristikasi nasos to'lqin uzunligida samarali nurlanishni ta'minlashi kerak va chiqish ulagichining bo'linish koeffitsienti kerakli aks ettirish koeffitsientini ta'minlashi kerak. Kuplörler nurlanishni faqat tolalar yadrosi orqali uzatishi mumkinligi sababli, bunday sxemalar yadro pompalanadigan lazerlar uchun ishlatiladi. Nasosli lazerlarni qoplashda ulagich chiqish keng polosali oyna sifatida ishlatilishi mumkin. Ammo, agar chiqish quvvati bir necha vattdan ortiq bo'lsa, ulagichni yo'q qilish ehtimoli katta. Bunga qo'shimcha ravishda, bunday nometall juda keng aks ettirish spektriga ega, shuning uchun lazer to'lqin uzunligi qat'iyan o'rnatilmagan.

Shakl: 5.9. Birlashtiruvchi asosidagi reflektorli lazerning sxemasi.

Fotosurat bilan sinishi indeksining Bragg panjaralari lazer bo'shlig'ini hosil qilishda keng qo'llaniladi. Fotosuratlarga ega bo'lgan sinishi ko'rsatkichlari panjaralarini olish selektiv reflektorlarning sifatiga aylandi, fotosensitivlik fenomeni kashf qilingandan so'ng, ma'lum to'lqin uzunliklarining ultrabinafsha nurlanishi ta'sirida tolaning yadro materialining sinishi ko'rsatkichi 47. Umuman olganda, fotosintez qilingan tolalar ichidagi Bragg sinishi sindirish indeksining tarqalishi nurlanishining o'zgarishi sifatida barqaror bo'lgan to'lqin uzunligi tartibining davri bilan 10 ° -10 ° darajasida yorug'lik yo'naltiruvchi mintaqada sinishi ko'rsatkichi modulyatsiyasiga ega bo'lgan tolalar tolasining segmenti sifatida tushunilishi kerak. Panjaraning asosiy xarakteristikalari - bu L sindirish koeffitsientining modulyatsiya davri, bn sinish induksiyasining induktsiya qilingan o'zgarishi kattaligi, yivlarning soni N yoki panjara uzunligi L.

bu erda / - intermode o'zaro ta'sirini amalga oshiradigan panjara tartibini tavsiflovchi butun son. Qarama-qarshi tarqalish yo'nalishiga ega bo'lgan asosiy rejim va rejim o'rtasidagi bog'liqlik ma'lum bir AB to'lqin uzunligida paydo bo'ladi:

bu erda n - tolaning asosiy rejimining samarali sinish ko'rsatkichi, A - yaqin infraqizil diapazonda aks etadigan panjaralar uchun 1 mkm dan kam bo'lgan panjara davri. Natijada, aks ettirish AB to'lqin uzunligida sodir bo'ladi. Panjara parametrlari (spektral kenglik, aks ettirish koeffitsienti) ro'yxatga olish sharoitlariga qarab keng farq qilishi mumkin va L uzunlikdagi Bragg panjarasining fotosensitivligi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi: tolalar. Ko'zgu koeffitsienti R bir xil

birikish koeffitsienti, bu erda n nurlanish kuchining sindirish ko'rsatkichi paydo bo'lgan mintaqada tarqaladigan qismi. Rezonansning spektral kengligi maksimal yarmida quyidagi munosabat bilan ifodalanishi mumkin:

bu erda N - panjara ichidagi yivlarning soni va - chuqur panjaralar (R ~ 1) va sayoz panjaralar uchun (R ~ 0.5) birlikka teng bo'lgan parametr. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, Bragg panjarasining davri spektrning IQ ga yaqin mintaqasida aks etish uchun 1 mkm dan kam, shuning uchun u ultrabinafsha nurlanishining interferentsiya shaklida ishlab chiqariladi. Shakl. 5.10 Lloyd interferometridan foydalangan holda panjara yozishni diagrammasini ko'rsatadi. Shuni ta'kidlash kerakki, nurlanishning izchilligi va shuning uchun asosan ro'yxatga olish sxemasi bilan qo'llanilishi argon lazerining ikkinchi harmonikasi yordamida bunday manbaning yuqori fazoviy darajasini talab qiladi, nurlanish to'lqin uzunligi esa 244 nm.

Shakl: 5.10. Lloyd interferometridan foydalangan holda panjara yozish sxemasi.

Panjara yozishning yana bir usuli faza maskalaridan foydalanishga asoslangan. Ushbu usul kvarts fazasi niqobidan o'tgan nurlanish difraksiyasining birinchi va minus birinchi tartiblariga xalaqit beradi, uning relyefi nol va boshqa difraksiya tartiblarini bostiradigan qilib yozib olish sxemasi shakl. 5.11. Ushbu usulda nurlanish manbasining izchilligi talablari unchalik qattiq emas, bu esa zFeksimer lazerlari KrF (248 nm) va ArF (193 nm) dan foydalanishga imkon beradi.

Shakl. 5.12 Bragg panjarasining L% 3D5 mm, bn% 3D 8-10 ", l% 3D 0.4 mm bo'lgan tipik uzatish spektrini ko'rsatadi. Rasmdan ko'rinib turibdiki, Bragg panjarasi 1136 nm to'lqin uzunligida R ~ 0,99 aks ettiradi, spektr kengligi esa yansıtıcılık taxminan 0,4 nm'dir.Yansıtıcıligi yuqori va keng yansıtıcı spektri bo'lgan bunday panjaralar, odatda, tolalar lazerlerinin kirish reflektörleri sifatida ishlatiladi, chiqish reflektörleri uchun bir necha foizdan bir necha o'nlab yansıtıcı panjaralar ishlatiladi, Bragg panjara asosida tolali lazer reflektörler ishlatiladi. Aynan shu lazerlar yadroga va qoplamaga nasos berishda ham eng keng qo'llaniladi, shuni yodda tutish kerakki, ikkinchi holda panjara nasos nurlanishini ta'minlaydigan tola bo'lishi kerak.Gratlar to'g'ridan-to'g'ri faol tolaga yozilishi mumkin, ammo qoida tariqasida, ular 5-rasmdagi standart passiv tolalarga yoziladi .13 da yozilgan, so'ngra faol tola bilan biriktirilgan eng oddiy sxema ko'rsatilgan.

Shakl: 5.13. Bragg panjaralariga asoslangan reflektorli lazerning joylashuvi.

Ushbu ishda GTWave tolali lazer o'rganilgan. Lazer sxemasi shakl. 5.14. Nasosga an'anaviy tolalar AOK qilinganligi sababli, telekommunikatsiya tolasi orqali. Faol tolaga 1.05-1.16 mkm oralig'ida lizing berib, itterbiy ionlari qo'shildi. Ushbu ishning 50-qismida alohida panjara yozilishining maqsadi - GTWave tolali lazerning Bragg panjaralari asosida reflektorli yterter ionlari bilan qo'shilgan tolali lazerining lasing xususiyatlarini o'rganish.

Shakl: 5.14 GTWave tolali lazer konfiguratsiyasi.