Мода лазера что такое

Мода лазера что такое

Как было показано выше, резонатор лазера существенным образом влияет на мощность лазерного излучения, а также на его спектральные характеристики. В действительности влияние резонатора на свойства лазерного излучения является еще более значительным и принципиальным. Дело в том, что резонатор формирует определенные состояния поля излучения; их называют модами или типами колебаний резонатора.

Отдельная мода обозначается так: где — поперечные индексы моды, продольный индекс. Каждая мода характеризуется определенной пространственной структурой поля (определенным распределением амплитуды и фазы) в поперечном к оси резонатора направлении, в частности на поверхности зеркал резонатора. Специфику этой структуры фиксируют поперечные индексы моды Кроме того каждая мода характеризуется определенным сдвигом фазы за двойной проход резонатора, рассматриваемым на оси резонатора. Этот фазовый сдвиг равен где — продольный индекс моды.

Заметим, что указание на необходимость рассмотрения сдвига фазы имеиио на оси резонатора связано с тем обстоятельством, что мода не является, строго говоря, плоской волной. Ясно, что для плоской волны такое указание было бы лишним: в случае плоского

волнового фронта безразлично расстояние от той или иной точки фронта до оси резонатора.

Конкретному сочетанию индексов тип, отражающему конкретную поперечную структуру поля в резонаторе, соответствует ряд мод с разными значениями индекса это продольные моды (их называют также аксиальными модами). В спектре генерации каждой их них отвечает узкая линия. Совокупность продольных мод с данным сочетанием индексов тип объединяют под названием поперечной моды. Поперечная мода характеризуется, очевидно, только поперечными индексами (она обозначается ).

Каждый тип поперечной моды имеет определенную структуру светового пятна на зеркале резонатора. На рис. 2.7, а показана структура наблюдаемого на круглом зеркале светового пятна для нескольких наиболее простых (низших) поперечных мод. Соответствующий этим модам характер изменения знака амплитуды поля на поверхности зеркала показан на рис. 2.7, б. Из рисунка видно, что индекс показывает, сколько раз амплитуда поля меняет знак в радиальном направлении, сколько раз она меняет знак при повороте вокруг центра зеркала на 180°.

Поперечную моду называют основной модой. Для нее характерна наиболее простая структура светового пятна. Из рис. 2.7, а видно, что чем меньше значения поперечных индексов, тем сильнее сконцентрировано поле моды вблизи центра зеркала.

Наблюдаемая в реальных условиях структура светового пятна часто представляет собой суперпозицию нескольких поперечных мод (многомодовый режим генерации). Спектр

генерируемого излучения содержит обычно несколько узких линий (многочастотный режим генерации).

Источник

Мода лазерной трубки СО2

Мода лазерного резонатора – это стоячая электромагнитная волна.

Все стеклянные лазерные трубки CO2 являются многомодовыми, от качества внутренней юстировки оптического тракта трубки, производимой на заводе-изготовителе, в целом зависит качество выдаваемого трубкой луча, наилучшим результатом указанной юстировки является пятно формы ТЕМ00, данная форма луча позволяет генерировать сфокусированный лазерный луч заявленной мощности и плотности в пятно малых размеров, которое позволит как качественно резать материалы, так и гравировать с ожидаемым результатом.

Помимо сфокусированной центральной моды, выходящей из трубки, существуют и другие моды, которые не попадают по направлению в центральную моду и соответственно остаются внутри контура трубки, в связи с этим и считается, что все стеклянные трубки многомодовы.

Остальные формы моды не позволяют трубке работать на заявленной производителем мощности и выполнять поставленные задачи резки и гравировки материалов. Чаще измененная форма моды, отличающаяся от ТЕМ00 не позволяет прорезать материалы на ту глубину, резку которой обеспечит трубка с соответствующей центральной модой. При гравировке пропадает точность за счет отсутствия сфокусированного тонкого луча на выходе из сопла, при этом гравировка может двоиться, а также расплываться.

Моды бывают различной формы (TEM):

Моду лазера можно различить по тому, под какими углами выходят лучи через полупрозрачное зеркало из лазерной трубки. Чаще всего встречающиеся виды многомодовости:

Источник

Формирование мод в лазерном резонаторе

Как известно, характеристики пучка лазерного излучения в основном определяются формой резонатора, в котором лазерное излучение усиливается до необходимой мощности. Профиль пучка определяется формой отражающих поверхностей (на рис. 1 представлены самые распространенные), расположенных в резонаторе зеркал из диэлектрического или монокристаллического вещества.

Работа лазерного резонатора построена на явлении полного внутреннего отражения (ПВО), когда преломленный пучок при падении на отражающую поверхность среды отсутствует.

Рисунок 1. Четыре распространенных типа оптических резонаторов, применяемых в лазерах: n – целое число, λ – длина волны генерации, R – радиус кривизны сферического зеркала, f – фокусное расстояние сферического зеркала

Когда резонатор не стабилизирован, лучи при множественном отражении отклоняются на некоторый угол, пока не достигают выхода из резонатора. Если лазерный резонатор не стабилизирован, диаметр пучка излучаемого света будет расти по мере усиления.

Нестабилизированные резонаторы применяют в лазерах, где излучение характеризуется достаточно высокой мощностью. Утечка мощности нужна, чтобы предохранить зеркала от повреждений.

Стабилизированные резонаторы часто используются в лазерах, мощность излучения которых не превышает 2 кВт. За счет стабилизации повышается эффективность накачки и снижается погрешность направленности излучения.

Рисунок 2. Ход излучения в стабилизированном (слева) и нестабилизированном резонаторе (справа): в стабилизированном отсутствуют утечки излучения, в нестабилизированном излучение по мере усиления покидает полость

Длина пути излучения в резонаторе определяет «продольные моды» резонатора или пространственное распределение электрического поля, которое вызывает стоячую волну. Моды (типы колебаний) придают пучку форму.

Колебания сохраняют профиль амплитуды и воспроизводят сами себя после завершения одного пути замкнутого контура внутри резонатора (за исключением возможной утечки некоторого количества мощности из-за потерь в резонаторе).

Для возникновения резонансной моды необходим фазовый сдвиг, равный целому числу оборотов (циклов) замкнутого контура (рис. 3).

Рисунок 3. Фазовый сдвиг излучения после прохождения полного цикла в оптическом резонаторе (пропорционален числу оборотов)

Простейший тип поперечных колебаний лазерного резонатора – гауссова мода (TEM _nm) – описывается с помощью аппроксимации электрической компоненты поля произведением функции Гаусса на полином Эрмита:

где E₀ – амплитуда электрической компоненты излучения, о си x, y составляют плоскость среза пучка, о сь z – направление распространения излучения, w₀ – радиус перетяжки пучка, w(z) – радиус пучка в данной точке распространения, H_n (x) и H_m (x) – полиномы Эрмита с неотрицательными целочисленными индексами n и m, k – волновое число (k = 2π/λ), z_R – рэлеевский диапазон, R(z) – радиус кривизны волнового фронта.

Целые числа – индексы полиномов Эрмита – n и m определяют профиль пучка в направлениях осей x и y соответственно. Идеальная Гауссова мода обозначается как TEM₀₀, в этом случае оба индекса полинома Эрмита равны нулю (см. рис. 4). Остальные значения индексов полинома Эрмита соответствуют более сложным типам колебаний. На рисунке 5 показан поперечный срез пучка излучения, соответствующего Гауссовым колебаниям нижнего порядка, а также некоторые поперечные моды высших порядков.

Рисунок 4. Поперечная мода TEM₀₀ (Гауссова мода) и соответствующий ей Гауссов пучок

Рисунок 5. Поперечные срезы пучка, соответствующего резонаторной моде Эрмита-Гаусса нижнего порядка

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Edmund Optics на территории РФ

Источник

7.5.6. Моды (типы колебаний) оптического резонатора

Мы убеди­лись, что резонатор лазера существенно влияет на выходную мощ­ность излучения, а также на его спектральные характеристики. В действительности влияние резонатора на свойства лазерного из­лучения является еще более значительным и принципиальным. Резонатор формирует определенные состояния поля излучения; их называют модами (типами колебаний) резонатора.

Отдельная мода обозначается так:

где m, n – попе­речные индексы моды, a q – продольный индекс; это то самое число q, которое фигурирует в соотношениях (7.31) и (7.32).

Каж­дая мода характеризуется определенной пространственной струк­турой поля – определенным распределением амплитуды и фазы поля в перпендикулярной к оси резонатора плоскости, в частно­сти, на поверхности зеркал резонатора. Специфику этой структуры фиксируют поперечные индексы моды m и n.

Совокупность продольных мод с данным сочетанием индексов m и n объединяют под названием поперечной моды. Поперечная мода обозначается как

Каждый тип поперечной моды име­ет определенную структуру светового пятна на зеркале резонато­ра. На рис. 7.15 показана структура наблюдаемого на круглом зеркале светового пятна для нескольких наиболее простых (низ­ших) поперечных мод. Видно, что чем меньше значения попереч­ных индексов, тем сильнее сконцентрировано поле моды вблизи центра зеркала.

Поперечную моду ТЕМ₀₀ называют основной модой. Для, нее характерна наиболее простая структура светового пятна.

Наблюдаемая в реальных условиях структура светового пятна часто представляет собой суперпозицию нескольких поперечных мод (многомодовый режим генерации). Спектр генерируемого из­лучения содержит обычно несколько спектральных линий (многочастотный режим генерации).

Источник

мода лазера

Смотреть что такое «мода лазера» в других словарях:

мода лазера — lazerio moda statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser mode vok. Lasermode, f rus. лазерная мода, f; мода лазера, f pranc. mode de laser, m … Radioelektronikos terminų žodynas

МОДА — тип колебаний (нормальные колебания) в распределенных колебательных системах или тип волн (нормальные волны) в волноводных системах и волновых пучках (см. Волновод, Квазиоптика). Термин мода стал употребляться также для любого волнового поля (вне … Большой Энциклопедический словарь

МОДА (тип колебаний) — МОДА, тип колебаний (нормальные колебания) в распределенных колебательных системах или тип волн (нормальные волны) в волноводных системах и волновых пучках (см. Волновод (см. ВОЛНОВОД), Квазиоптика (см. КВАЗИОПТИКА)). Термин «мода» стал… … Энциклопедический словарь

мода — ы; ж. [франц. mode мода; манера, образ действий] 1. Совокупность вкусов и взглядов, господствующих в обществе в определённое (обычно недолгое) время и проявляющихся в увлечениях чем л., формах быта, одежде и т.п. М. на высокие каблуки. Выйти из… … Энциклопедический словарь

МОДА — тип колебаний (нормальные колебания) в распределённых колебат. системах или тип волн (нормальные волны) в волноводных системах и волновых пучках. Термин М. стал употребляться также для любого волнового поля (вне его источников), обладающего оп… … Естествознание. Энциклопедический словарь

лазерная мода — lazerio moda statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser mode vok. Lasermode, f rus. лазерная мода, f; мода лазера, f pranc. mode de laser, m … Radioelektronikos terminų žodynas

Lasermode — lazerio moda statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser mode vok. Lasermode, f rus. лазерная мода, f; мода лазера, f pranc. mode de laser, m … Radioelektronikos terminų žodynas

laser mode — lazerio moda statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser mode vok. Lasermode, f rus. лазерная мода, f; мода лазера, f pranc. mode de laser, m … Radioelektronikos terminų žodynas

lazerio moda — statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser mode vok. Lasermode, f rus. лазерная мода, f; мода лазера, f pranc. mode de laser, m … Radioelektronikos terminų žodynas

mode de laser — lazerio moda statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. laser mode vok. Lasermode, f rus. лазерная мода, f; мода лазера, f pranc. mode de laser, m … Radioelektronikos terminų žodynas

ЛАЗЕР — (оптический квантовый генератор), устройство, генерирующее когерентные эл. магн. волны за счёт вынужденного испускания или вынужденного рассеяния света активной средой, находящейся в оптич. резонаторе. Слово «Л.» аббревиатура слов англ. выражения … Физическая энциклопедия

Источник