Формирование узкой спектральной линии излучения в селективных резонаторах, включающих в себя дифракционные решетки и эталоны Фабри-Перо

Для улучшения спектральных характеристик лазерного излучения используют различные типы дисперсионных резонаторов. Действие резонаторов можно свести к двум механизмам селекции мод амплитудному и угловому [31].

В резонаторах с угловым механизмом селекции мод пучки излучения различных продольных мод распространяются под разными углами к оси резонатора, вследствие этого моды обладают различными потерями. К таким резонаторам можно отнести резонаторы с призмами и дифракционными решетками.

При амплитудном механизме селекции мод резонатор съюстирован для всех продольных мод, а различие их потерь обеспечивается пропусканием селекторов. Например, для эталонов Фабри-Перо (ЭФП) функция пропускания периодически зависит от частоты. И при освещении эталона пучком он будет пропускать только те моды, на которые настроен.

Предложена оптическая схема дисперсионного резонатора рисунок 13а, в котором дифракционная решетка установлена в автоколлимационном режиме, при этом параллельно поверхности которой, расположено зеркало 2. Данная схема обладает большей селектирующей способностью, так как сочетает в себе селектирующую способность решетки и эталона, образованного зеркалом и решеткой. Отмечается что, коэффициент отражения такой системы выше, чем схемы с дифракционной решеткой, работающей на скользящее падение в каком-либо порядке дифракции и вторым концевым зеркалом.

Повысить селектирующую способность резонатора с угловым механизмом селекции мод можно путем увеличения угловой дисперсии резонатора или уменьшения расходимости излучения. Уменьшить расходимость излучения можно путем установки телескопа.

В работе [32] производилось уменьшение ширины линии генерации XeCl-лазера, с помощью дифракционной решетки установленной в режиме автоколлимации с предварительным расширением пучка 4х призменным телескопом рисунок 13 б) (с коэффициентом увеличения 25) и дифракционной решеткой в скользящем падении. В качестве диафрагм использовались щелевые диафрагмы расстоянием 2 мм, решетка была периодом 2400 шт/мм. В первой схеме ширина линии составила 5 пм. Во втором случае ширина линии составила 8 пм при установке решетки в скользящем падении под углом 86 в первом порядке дифракции. В данном случае за счет использования щелевых диафрагм энергия выходного излучения была выше, (2 мДж) чем при использовании круглых диафрагм, однако расходимость в выходном пучке в направлении разряда значительно превышала дифракционный предел. Еще одной попыткой увеличить выходную энергию излучения является работа [33].

В [33] предложена схема дисперсионного резонатора, оптическая схема которого приведена на рисунке 13 в). Решетка установлена в автоколлимационном режиме зеркало съюстировано параллельно решетке, образуя интерферометр. После линзы устанавливался эталон Ф-П базой 5мм и резкостью 10. Ширина линии, полученная в экспериментах, составила 0,015 см^-1 при длительности импульса 100 нс. Такая конструкция резонатора позволила увеличить объем занимаемой основной модой, что привело к увеличению энергии выходного излучения.

 

 

Рисунок 13 – Схемы дисперсионных резонаторов для сужения спектральной линии излучения 1- дифракционная решетка, 2- глухое зеркало, 3- диафрагма, 4- выходное зеркало, 5- активная среда, 6- призменный телескоп, 7- линза, 8- эталонФабри-Перо

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAwXMOtMQA AADcAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPQWsCMRSE7wX/Q3gFbzVrla1sjWIXhB68uPbi7bl5 3Q3dvCxJ1NVf3wiFHoeZ+YZZrgfbiQv5YBwrmE4yEMS104YbBV+H7csCRIjIGjvHpOBGAdar0dMS C+2uvKdLFRuRIBwKVNDG2BdShroli2HieuLkfTtvMSbpG6k9XhPcdvI1y3Jp0XBaaLGnsqX6pzpb BbtZXpb3Q/Uh/ZsxlPOJ78eTUuPnYfMOItIQ/8N/7U+tYDadw+NMOgJy9QsAAP//AwBQSwECLQAU AAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnht bFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8ucmVs c1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hhcGV4 bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMFzDrTEAAAA3AAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRycy9k b3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACJAwAAAAA= " adj="-17309,21600,-10782,7187,-4327,7187">

а

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAF/aTw8MA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPzYrCMBC+C/sOYRa8aaqIuF2jrP968GC3DzA0s23Z ZlKaqNWnN4LgbT6+35nOW1OJCzWutKxg0I9AEGdWl5wrSH83vQkI55E1VpZJwY0czGcfnSnG2l75 RJfE5yKEsItRQeF9HUvpsoIMur6tiQP3ZxuDPsAml7rBawg3lRxG0VgaLDk0FFjTsqDsPzkbBVt3 XE2S0dnQ8ZCu03t+GuxuC6W6n+3PNwhPrX+LX+69DvNHwy94fhNOkLMHAAAA//8DAFBLAQItABQA BgAIAAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1s UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5yZWxz UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFwZXht bC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAF/aTw8MAAADdAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJzL2Rv d25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIgDAAAAAA== " adj="41184,-2040,33516,7200,25920,7200"> L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAyl/n8McA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPQU/CQBCF7yT+h82YeDGypRKjlYUgxgBHUA/cxu7Y Nu3ONrsrlH/PHEy4zeS9ee+b2WJwnTpSiI1nA5NxBoq49LbhysDX58fDM6iYkC12nsnAmSIs5jej GRbWn3hHx32qlIRwLNBAnVJfaB3LmhzGse+JRfv1wWGSNVTaBjxJuOt0nmVP2mHD0lBjT6uaynb/ 5wy8U/nT5u0uv9+sXr7Jhe3bYX0w5u52WL6CSjSkq/n/emMFf/oo/PKNjKDnFwAAAP//AwBQSwEC LQAUAAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNd LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8u cmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hh cGV4bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMpf5/DHAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRy cy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACMAwAAAAA= " adj="-23760,21600,-13968,7200,-4320,7200"> L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAHCoJxsMA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPTWsCMRC9F/wPYQRvNbFaKatRpCgK1oPWg8dhM91d upksSVzXf2+EQm/zeJ8zX3a2Fi35UDnWMBoqEMS5MxUXGs7fm9cPECEiG6wdk4Y7BVguei9zzIy7 8ZHaUyxECuGQoYYyxiaTMuQlWQxD1xAn7sd5izFBX0jj8ZbCbS3flJpKixWnhhIb+iwp/z1drQZS +1apzfZ4WPnL+1pd/NdkvNd60O9WMxCRuvgv/nPvTJo/GY/g+U06QS4eAAAA//8DAFBLAQItABQA BgAIAAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1s UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5yZWxz UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFwZXht bC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAHCoJxsMAAADdAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJzL2Rv d25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIgDAAAAAA== " adj="-18042,-3040,-11141,7200,-4313,7200"> L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAE/5GB8UA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPzWrCQBC+F3yHZQpeSrNpbKXErCKCPwc9VH2AMTtN 0mZn0+wao0/vFgq9zcf3O9msN7XoqHWVZQUvUQyCOLe64kLB8bB8fgfhPLLG2jIpuJKD2XTwkGGq 7YU/qNv7QoQQdikqKL1vUildXpJBF9mGOHCftjXoA2wLqVu8hHBTyySOx9JgxaGhxIYWJeXf+7NR 0Jm3w9ePfxrv1snm5lbH7WlETqnhYz+fgPDU+3/xn3ujw/zXUQK/34QT5PQOAAD//wMAUEsBAi0A FAAGAAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54 bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJl bHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBl eG1sLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAT/kYHxQAAAN0AAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMv ZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAigMAAAAA " adj="64860,28800,46740,7200,28800,7200">

б

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEA0Wk2NcQA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbERPTWvCQBC9C/0PyxS8SN1UY23TrBLEotBTVPA6ZKdJ aHY2ZtcY/323UOhtHu9z0vVgGtFT52rLCp6nEQjiwuqaSwWn48fTKwjnkTU2lknBnRysVw+jFBNt b5xTf/ClCCHsElRQed8mUrqiIoNualviwH3ZzqAPsCul7vAWwk0jZ1H0Ig3WHBoqbGlTUfF9uBoF nyQX8+15GettNql3l3z3lmdzpcaPQ/YOwtPg/8V/7r0O8+NFDL/fhBPk6gcAAP//AwBQSwECLQAU AAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnht bFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8ucmVs c1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hhcGV4 bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhANFpNjXEAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRycy9k b3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACJAwAAAAA= " adj="51120,-9800,38680,7200,26400,7200"> L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAzalSD8UA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPT2sCMRDF7wW/Qxiht5rV/lFXo5RCqdCTqweP42bc LG4ma5Lq6qc3hUJvM7w37/dmvuxsI87kQ+1YwXCQgSAuna65UrDdfD5NQISIrLFxTAquFGC56D3M Mdfuwms6F7ESKYRDjgpMjG0uZSgNWQwD1xIn7eC8xZhWX0nt8ZLCbSNHWfYmLdacCAZb+jBUHosf m7i7cSBz2ErLt2G2/yr86dl+K/XY795nICJ18d/8d73Sqf7L6xR+v0kjyMUdAAD//wMAUEsBAi0A FAAGAAgAAAAhAPD3irv9AAAA4gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54 bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAMd1fYdIAAACPAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAuAQAAX3JlbHMvLnJl bHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEAAAAAAAAAAAAAAAAAApAgAAZHJzL3NoYXBl eG1sLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQDNqVIPxQAAAN0AAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAJgCAABkcnMv ZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABAD1AAAAigMAAAAA " adj="-12240,23724,-7448,7213,-2700,7213"> L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEA08673sYA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPwW7CQAxE75X4h5WReiubljaglAUVJBCHCkTgA9ys SaJmvVF2G9K/x4dKvdma8czzYjW4RvXUhdqzgedJAoq48Lbm0sDlvH2agwoR2WLjmQz8UoDVcvSw wMz6G5+oz2OpJIRDhgaqGNtM61BU5DBMfEss2tV3DqOsXalthzcJd41+SZJUO6xZGipsaVNR8Z3/ OAPTQ7qzazvX+bp5+5oN5fVYfPbGPI6Hj3dQkYb4b/673lvBf02FX76REfTyDgAA//8DAFBLAQIt ABQABgAIAAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10u eG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5y ZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFw ZXhtbC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA08673sYAAADdAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJz L2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIsDAAAAAA== " adj="32400,28760,29124,7200,25920,7200"> L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAhctV6McA AADdAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPT4vCMBDF7wv7HcIIe1vT6ipSjbIIgoeF9d/B3sZm bIvNpDSx1m9vBMHbDO+937yZLTpTiZYaV1pWEPcjEMSZ1SXnCg771fcEhPPIGivLpOBODhbzz48Z JtreeEvtzuciQNglqKDwvk6kdFlBBl3f1sRBO9vGoA9rk0vd4C3ATSUHUTSWBksOFwqsaVlQdtld TaCszunk9L/c3Een698mPcbH9ShW6qvX/U5BeOr82/xKr3Wo/zMewvObMIKcPwAAAP//AwBQSwEC LQAUAAYACAAAACEA8PeKu/0AAADiAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNd LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAx3V9h0gAAAI8BAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC4BAABfcmVscy8u cmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAAQAAAAAAAAAAAAAAAAACkCAABkcnMvc2hh cGV4bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAIXLVejHAAAA3QAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAAmAIAAGRy cy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPUAAACMAwAAAAA= " adj="-23764,21560,-13955,7200,-4327,7200">

в

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEA03GassMA AADcAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESPT4vCMBTE7wt+h/AEb9tEEVmqUURQ/HOquwjeHs2z rTYvpYna/fYbQdjjMPObYWaLztbiQa2vHGsYJgoEce5MxYWGn+/15xcIH5AN1o5Jwy95WMx7HzNM jXtyRo9jKEQsYZ+ihjKEJpXS5yVZ9IlriKN3ca3FEGVbSNPiM5bbWo6UmkiLFceFEhtalZTfjner 4bCvs9P5uttfsyYCGztSZ7vRetDvllMQgbrwH37TW6NhrMbwOhOPgJz/AQAA//8DAFBLAQItABQA BgAIAAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1s UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5yZWxz UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFwZXht bC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA03GassMAAADcAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJzL2Rv d25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIgDAAAAAA== " strokeweight="1.5pt"/>

г