Главная > Разное > Теория поглощения и испускания света в полупроводниках
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Оптические резонаторы.

Простейшим оптическим резонатором, широко применяемым во всех типах лазеров, служит интерферометр Фабри — Перо, состоящий из двух плоскопараллельных пластин, расположенных на расстоянии друг от друга (рис. 95). В качестве одной пластины можно использовать глухое зеркало, коэффициент отражения которого близок к единице, а пропускание равно нулю. Вторая пластина должна быть полупрозрачной, чтобы генерируемое излучение могло выйти из резонатора. Для увеличения коэффициента отражения поверхностей пластин на них обычно наносятся многослойные диэлектрические отражающие покрытия. Поглощение света в таких покрытиях практически отсутствует. Иногда отражающие покрытия наносятся непосредственно на плоскопараллельные торцы стержней активной среды. Тогда необходимость в выносных зеркалах отпадает.

Вследствие большого значения показателя преломления полупроводниковых материалов коэффициент отражения границы раздела воздух-кристалл достигает значения 0,35 и более. Поэтому естественные параллельные грани кристалла образуют достаточно хороший резонатор для лазера и отражающие покрытия применяются редко.

В качестве глухого зеркала в оптическом резонаторе можно использовать прямоугольную призму (рис. 95, б). Лучи света, падающие перпендикулярно к внутренней плоскости призмы, в результате двукратного полного внутреннего отражения

Рис. 95. (см. скан) Типы оптических резонаторов для лазеров: а — интерферометр Фабри-Перо; б - призменный резонатор; в — конфокальный; г - полуконцентрический; д - составной; е - кольцевой. Заштрихованные прямоугольники — стержни активной среды

выходят из нее в направлении, параллельном оси резонатора. Если призму вращать вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка, то получится резонатор с модулированной добротностью. Другой способ модуляции добротности связан с введением в резонатор просветляющихся фильтров (§ 17).

Вместо плоских пластин в оптических резонаторах могут использоваться вогнутые полупрозрачные зеркала. Два зеркала с одинаковыми радиусами кривизны, расположенные так, что их фокусы находятся в одной точке Ф (рис. 95, в), образуют конфокальный резонатор. Расстояние между зеркалами по оси резонатора равно радиусу кривизны зеркал Если это расстояние уменьшить в два раза, так, чтобы фокус одного зеркала оказался на поверхности другого, то получится софокусный резонатор. Резонатор, образованный плоским и сферическим зеркалами с (рис. 95, г) называется по-луконцентрическим [571].

Для научных исследований и различных практических целей применяются более сложные резонаторы, состоящие не

только из зеркал, но и других оптических элементов, позволяющих контролировать и изменять характеристики лазерного излучения. На рис. в качестве примера показан составной резонатор, в котором суммируется генерируемое излучение от четырех активных элементов. В лазерных гироскопах используется кольцевой резонатор, в котором два луча распространяются в противоположных направлениях по замкнутой ломаной линии (рис. 95, е).

Для характеристики качества резонатора в радиотехнике обычно вводится величина, называемая добротностью. Численно добротность равна умноженному на 2? отношению полного запаса энергии в резонаторе к потерям энергии за один период

Если при отсутствии вынуждающей силы энергия в резонаторе убывает по экспоненциальному закону

то

и, следовательно,

Здесь период и круговая частота собственных колебаний резонатора; ширина полосы пропускания. В случае гармонического осциллятора 2? равно ширине спектральной линии излучения (§ 13) [87]. Поэтому добротность можно определить еще как отношение собственной частоты колебаний системы к ширине испускаемой спектральной линии.

В квантовой электронике оптические резонаторы более удобно характеризовать коэффициентом потерь, который вводится при рассмотрении энергетического условия генерации.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление