В ряде случаев для целей модуляции, селекции мод и т.д. пучок пропускается через пассивный резонатор и кристаллический или жид-костный модулятор. Правильная работа этих устройств возможна при совпадении параметров лазерного пучка с параметрами устройств. Должны совпадать оси, конфокальные параметры, сечения перетяжек, волновые фронты и размеры пятен. Задача получения лазерного пучка
с заданными параметрами называется согласованием.
Согласование пучка лазера с пассивным резонатором обычно осу-ществляется с помощью линзы. Как правило, известны положение пе-ретяжки и значение конфокального параметра и аналогичные параме-тры пассивного резонатора. Необходимо выбрать фокусное расстояние
и положение линзы (рис. 2.5). Задача согласования решается совмест-ным решением формул (2.9) и (2.10).
При согласовании лазерного пучка с кристаллическим или жид-костным модулятором (типа ячейки Поккельса или Керра) необходимо при заданной длине кристалла или электродов получить пучок, кото-рый обеспечивал бы наименьшие поперечные размеры кристалла или зазор между электродами. Задача заключается в правильном выборе
| Зеркала пассивного | |||
| f ʹ | резонатора | ||
| 2 W 0 | W' | ||
‒d d ʹ
D
Рис. 2.5. Согласование пучка лазера
С пассивным резонатором
конфокального параметра и по-ложения плоскости перетяжки за согласующей линзой.
Пучок, падающий на моду-лятор, должен быть сходящимся. Положим, что такой пучок полу-чен с помощью некоторой линзы,
и обозначим конфокальный па-раметр пучка за линзой через R Э. Длину кристалла (продольный размер электродов) обозначим че-рез b, а конфокальный параметр
пучка внутри модулятора – через R ′. Очевидно, что перетяжка пучка
Ý
внутри кристалла должна располагаться в его середине. В этом случае размеры пятен на торцах будут одинаковы и равны:
| (R Ý) | + b | |||||||||||||||
| ′ | ||||||||||||||||
| Wb /2= W 0′ | , | (2.15) | ||||||||||||||
| ′ | ||||||||||||||||
| (R Ý) | ||||||||||||||||
| где W 0′ = λ′ | R Ý | – размер перетяжки; λ′ | – длина волны излучения в среде. | |||||||||||||
| 2π | ||||||||||||||||
Дифференцируя формулу (2.15) по R ′ и приравнивая производную
Ý
нулю, получим R ′ = b. Так как конфокальный параметр пучка в среде
Ý
должен быть в n раз больше конфокального параметра в воздухе, где n –показатель преломления материала кристалла(жидкости) (это вы-текает из условия, что размер перетяжки остается постоянным W 0′ = W 0, а длина волны в среде уменьшается в n раз), то пучок за линзой должен
иметь R ′ = b.
Ý n
Переднюю грань кристалла нужно установить таким обра-зом, чтобы с учетом сдвига в кристалле перетяжка падающего на него пучка располагалась в середине кристалла. Так как полный
| сдвиг изображения в плоскопараллельной пластинке равен b | (n −1) | , | ||||||
| n | ||||||||
| то в силу симметрии после первой грани величина сдвига равна b | (n −1) | . | ||||||
| Следовательно, на эту величину | 2 n | |||||||
| должна быть сдвинута (по ходу | ||||||||
| луча) середина кристалла отно- | ||||||||
| сительно | плоскости перетяжки | |||||||
| исходного пучка. Пучок за моду- | ||||||||
| лятором | будет характеризоваться | d | – d 2 | |||||
| конфокальным параметром R Ý, а | ||||||||
| положение его мнимой перетяжки | b | |||||||
| относительно выходной грани кри- | ||||||||
| сталла определяется как (рис. 2.6), | Рис. 2.6. Прохождение пучка лазера | |||||||
| – d 2 = b /2 – b (n – 1)/2 n = (b /2)(1/ n). | через кристаллический модулятор |
