LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Формування і селекція поперечних мод у лазерних резонаторах

випромінювання в порівнянні з іншими модами) у спектральному складі випромінювання. Розходження в розрахункових і експериментальних даних пов'язані з нерегулярністю поперечного переріза, шорсткістю поверхні і можливою відмінністю розрахункових значень матеріальних констант для використаних хвилеводів.

Установлено умови відображення вхідного розподілу поля при збудженні металевих круглих хвилеводів пучками випромінювання гаусового профілю і показано, що самозображення вхідного розподілу поля у хвилеводах можливо при відношенні радіуса падаючого пучка до радіуса хвилеводу рівним 0,4–0,8. На вихідній апертурі відрізка хвилеводу самозображення здійснюється при довжині цього відрізка, що має порядок віднощення семи квадратів його радіуса до довжини хвилі.

У підрозділі 4.3 “Передача і відновлення гаусових пучків випромінювання в металевих прямокутних хвилеводах” з використанням модової методики розраховані та обміряні коефіцієнт передачі й ступінь поляризації випромінювання в прямокутному мідному хвилеводі 2a 2b (a>b) при його збудженні лінійно поляризованими пучками випромінювання гаусового профілю СММ лазера з оптичним накачуванням (l = 432,6 мкм). Вектор поляризації поля был спрямований уздовж як широкої, так і вузької стінок хвилеводу. Дослідження проводилися при зміні відносного радіуса вихідного пучка w = w0/a у діапазоні 0,1 – 0,9.

Показано, що для прямокутних металевих хвилеводів з ростом w спочатку спостерігається невелике зростання коефіцієнта передачі випромінювання, а при значеннях w, більших 0,5, відзначається його зменшення. Ріст коефіцієнта передачі T зі збільшенням w пояснюється зростанням у спектрі вхідного випромінювання відносної частки енергій основних хвилевідних мод, що мають більш низькі загасання в порівнянні з іншими модами. Це підтверджується розрахунковими даними, де наведений коефіцієнт передачі випромінювання для основних власних хвилевідних мод досліджуваного хвилеводу. Зменшення T при w > 0,5 пов'язане з тим, що частина енергії пучка не входить в хвилевід. Зміна T залежно від напрямку вектора поляризації поля збуджуючого пучка викликано меншими втратами мод TE0n у порівнянні з модами TEm0, які забезпечують передачу пучка випромінювання з вектором поляризації, спрямованим відповідно уздовж широкої і вузької стінок хвилеводу. Розходження в розрахункових і експериментальних даних пов'язані з нерегулярністю поперечного перетину, шорсткістю поверхні й з можливим розходженням у розрахункових значеннях матеріальних констант для використаного хвилеводу. З результатів розрахунків й експериментів випливає, що ступінь поляризації переданого СММ випромінювання у випадку прямокутних металевих хвилеводів близька до 100 % і зберігається для всіх досліджуваних пучків.

Встановлено умови відображення вхідного розподілу поля при збудженні металевих прямокутних хвилеводів хвильовими пучками випромінювання гаусового профілю і показано, що самозображення вхідного розподілу поля у хвилеводах можливе при відношенні радіуса падаючого пучка до розміру вузької стінки хвилевода рівним 0,2–0,9. Експериментально підтверджена можливість відновлення профілю вхідного випромінювання на найменшій відстані в порожнистому надрозмірному металевому прямокутному хвилеводі при його збудженні лінійно поляризованим пучком випромінювання. Експеримент проводився на базі мідного прямокутного хвилеводу з геометричними розмірами, для поперечних розмірів якого справедлива цілочисельність віднощення a/b. Довжину хвилеводу L обрано попередньо із синфазної умови розташування першого додаткового перетину відновлення для даного пучка випромінювання і уточнена в розрахунках за допомогою розвинутої вище спектральної методики. Представлено розрахункові й експериментальні відносні поперечні розподіли інтенсивності поля на вході й виході хвилеводу для вихідних пучків випромінювання з різними відносними радіусами пучка. Спостерігається відновлення вхідного поля з досить малими погрішностями.

У п'ятому розділі“Формування моди із квазіоднорідним профілем вихідного випромінювання у хвилевідних лазерах” описано результати по розробці і створенню експериментальних зразків одномодових хвилевідних ІЧ і субміліметрового лазерів із квазіоднорідним вихідним пучком випромінювання на основі комбінованого резонатора, що включає узагальнений конфокальний резонатор з неоднорідним дзеркалом з дискретно розташованими на його поверхні неоднорідностями і порожнистий діелектричний хвилевід, розміри якого задовольняють умовам самозображення в ньому квазіоднорідного поля. Також розвинено методи формування хвильового пучка випромінювання заданого профілю, які засновані на корекції фази основної моди хвилевідного резонатора за рахунок зміни форми одного з відбивачів.

У підрозділі 5.1 “Одержання пучка із квазірівномірним розподілом інтенсивності у хвилевідному CO2-лазері c неоднорідним дзеркалом” установлені умови відображення вхідного розподілу поля при збудженні круглих порожнистих діелектричних хвилеводів лінійно поляризованими пучками випромінювання з амплітудою поля, описуваної супергаусовою функцією різного порядку як із плоским хвильовим фронтом, так і з урахуванням впливу його кривизни. Показано, що самозображення вхідного розподілу поля у хвилеводі радіуса а в діапазоні = 50 250 можливе з нормованою абсолютною середньою мірою розходження не перевищуючої 20 % для пучків даного виду. На вихідній апертурі відрізка хвилеводу самозображення здійснюється при довжині цього відрізка, що має порядок потроєного відношення квадрата радіуса хвилеводу до довжини хвилі випромінювання, що поширюється. Показано можливість неспотвореної передачі по круглому діелектричному хвилеводу лінійно поляризованого випромінювання з амплітудою поля, яка описується функцією сомбреро різного порядку. Показано, що самозображення даного вхідного розподілу поля у хвилеводі в діапазоні =50 250 можливе з нормованою абсолютною середньою мірою розходження не перевищуючої 10 % для пучків виду функції сомбреро не більше сьомого порядку. При цьому збільшення відносного розміру хвилеводу від 50 до 250 приводить до збільшення величини порядку пучків, які можна відновити з вищевказаною погрішністю, від 3 до 7. На вихідній апертурі відрізка хвилеводу самозображення здійснюється при довжині цього відрізка, що має порядок (3,53,6) для пучка випромінювання другого порядку і 2,1 для пучків більш високих порядків.

Для формування однорідних вихідних пучків випромінювання в лазерних хвилевідних резонаторах було запропоновано застосування принципів побудові УКР у схемі резонатора, що включає УКР і відрізок хвилеводу, що самозображує вхідне поле. Схема резонатора представлена на рис. 4. В одному плечі резонатора біля вихідного напівпрозорого відбивача розміщується порожнистий діелектричний хвилевід. Його розміри мають відповідати умовам са