Расходимость выходного излучения сформированного в плоско-параллельном резонаторе

При использовании в XeCl лазере плоскопараллельного резонатора на выходе формируется прямоугольный в поперечном сечении пучок, соответствующий размерам активной области 23×5 мм. При фокусировке такого пучка в фокальной плоскости образуется пятно в виде сильно вытянутого эллипса. При этом оси эллипса соответствовали плоскостям разрядного промежутка. Поэтому измерение угловой направленности излучения такого резонатора проходило по двум направлениям: поперек разряда, и в направлении протекания тока разряда.

Экспериментально измеренное угловое распределение энергии выходного пучка в направлении поперек и в направлении разряда показано на Рис 24. Из кривой 1 (Рис.24) видно что, в излучении присутствует слабо расходящийся керн в котором сосредоточено 90 % энергии и имеющий расходимость в 7 раз превышающую дифракционный предел 7q_д (0.58 мрад), и крыло с расходимостью до 25q_д (2.3 мрад), в котором содержится примерно 10% всей энергии. По-видимому, данный участок углового распределения энергии задается одно и 2х проходовым усиленным спонтанным излучением (УСИ). В направлении разряда (кривая 2) энергия в керне уменьшилась до 45 %, из-за того что, вдоль протекания тока разряда геометрический размер активной области больше, чем в направлении поперек разряда и доля УСИ оказывает значительно большее влияние.

Так как оно не только увеличивает угловую диаграмму направленности, но и существенно снижает инверсную населенность в активной среде.

Для формирования малой расходимости и уменьшения доли шумовой компоненты в излучении, мы установили в плоско параллельный резонатор пространственные фильтры.

Оптическая схема резонатора приведена на рис 25 а. Резонатор состоял из плоского диэлектрического зеркала с коэффициентом отражения 99% и кварцевой пластины с коэффициентом отражения 8%. С обеих сторон от активной среды располагались сменные диафрагмы диаметром 1.4 или 3 мм.

Для данного резонатора были проведены измерения угловой расходимости, энергии и временного профиля выходного излучения.

Энергетические диаграммы направленности приведены на Рис 26. Из рисунков видно, что, при использовании в резонаторе двух диафрагм диаметром 1.4 мм, выходное излучение имеет расходимость 0.5 мрад, данное значение близко к дифракционному пределу. Полная энергия пучка составила 0.23 мДж. С увеличением диаметра диафрагм до 3 мм, энергия выходного пучка выросла до 1.8 мДж, однако расходимость ухудшилась до 4q_д и составила 0.9 мрад.

Расчет числа Френеля N для резонатора с диафрагмами диаметрами 1.4 и 3 мм дает величины равные 5 и 22, соответственно. При внесении диафрагм в резонатор длительность импульса генерации уменьшилась в 2 раза по сравнению с резонатором без диафрагм и составила 15 нс Рис 20 Уменьшение длительности импульса объясняется увеличением потерь с внесением диафрагм, которые повышают уровень порога генерации и тем самым увеличивают время на установление генерации. Расстояниемежду двумя пиками в импульсе Рис 27, соответствует времени полного обхода излучения по резонатору.

Рис.24 - Угловое распределение по энергии в лазерном пучке при использовании плоско параллельного резонатора. 1- поперек разряда, 2- в направлении разряда, q/q_диф- отношение гула расходимости к углу дифракционной расходимости.

L t1UKDXHTtVBSKC5JzEtJzMnPS7VVqkwtVrK34+UCAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAKZwNuMMA AADaAAAADwAAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbESP0WrCQBRE3wv+w3KFvpRmU7GxjW5CLVR8NfUDbrLX JJi9G7KriX/fFYQ+DjNzhtnkk+nElQbXWlbwFsUgiCurW64VHH9/Xj9AOI+ssbNMCm7kIM9mTxtM tR35QNfC1yJA2KWooPG+T6V0VUMGXWR74uCd7GDQBznUUg84Brjp5CKOE2mw5bDQYE/fDVXn4mIU nPbjy/vnWO78cXVYJltsV6W9KfU8n77WIDxN/j/8aO+1ggXcr4QbILM/AAAA//8DAFBLAQItABQA BgAIAAAAIQDw94q7/QAAAOIBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9UeXBlc10ueG1s UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADHdX2HSAAAAjwEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALgEAAF9yZWxzLy5yZWxz UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADMvBZ5BAAAAOQAAABAAAAAAAAAAAAAAAAAAKQIAAGRycy9zaGFwZXht bC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAKZwNuMMAAADaAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACYAgAAZHJzL2Rv d25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9QAAAIgDAAAAAA== " stroked="f">

Рис. 26 - Угловое распределение энергии в плоско параллельном резонаторе с диафрагмами в резонаторе; для диафрагмы диаметром 1.4 мм; для диафрагмы диаметром 3 мм; q/q_d- угол расходимости излучения отнесенный к углу дифракционной расходимости.

Рис.27 - Временная форма лазерного импульса в плоско параллельном резонаторе с диафрагмами 1.4 мм