Выходной соединитель

Основные компоненты лазера:

1. Активная лазерная среда
2. Энергия накачки лазера
3. Высокий отражатель
4. Выходной соединитель
5. Лазерный луч

Выходной соединитель ( OC) является компонентом оптического резонатора, что позволяет извлечение части света от внутрирезонаторного луча лазера. Выходной ответвитель чаще всего состоит из частично отражающего зеркала, через которое проходит определенная часть внутрирезонаторного луча. Другие методы включают использование почти полностью отражающих зеркал на каждом конце резонатора, испускание луча либо путем фокусировки его в маленькое отверстие, просверленное в центре одного зеркала, либо путем перенаправления с помощью вращающихся зеркал, призм или другие оптические устройства, заставляющие луч в данный момент обходить одно из концевых зеркал.

• 1 частично отражающее зеркало
• 2 Полость самосвала
• 3 См. Также
• 4 ссылки

Диэлектрический выход-ответвитель для лазера на красителях. На левой фотографии с центром на 550 нм видно его высокий коэффициент отражения для желтого света и высокий коэффициент пропускания для красного и синего света. На правой фотографии показано, как он отражает 75% лазерного луча и пропускает 25%, хотя луч кажется ярче при движении к наблюдателю, чем при удалении. Выходной ответвитель гелий-неонового лазера 594 нм

В своей наиболее распространенной форме выходной ответвитель состоит из частично отражающего зеркала, иногда называемого светоделителем. Коэффициент отражения и пропускания зеркала обычно определяется коэффициентом усиления лазерной среды. В некоторых лазерах коэффициент усиления очень низкий, поэтому луч должен пройти сотни проходов через среду, чтобы получить достаточное усиление. В этом случае выходной элемент связи может иметь коэффициент отражения до 99%, передавая только 1% используемого луча резонатора. Лазер на красителе имеет очень высокий коэффициент усиления по сравнению с большинством твердотельных лазеров, так что луч должен сделать только несколько, проходит через жидкость, чтобы достичь своего оптимального коэффициента усиления, таким образом, выходной ответвитель обычно составляет около 80% отражающего. В других случаях, таких как эксимерный лазер, 4% -ная отражательная способность стекла без покрытия обеспечивает достаточное количество зеркала, пропускающее почти 96% внутрирезонаторного луча.

Лазеры работают путем отражения света между двумя или более зеркалами, между которыми находится активная лазерная среда. Среда усиливает свет за счет вынужденного излучения. Для возникновения генерации коэффициент усиления активной среды должен быть больше, чем общие потери, которые включают как нежелательные эффекты, такие как поглощение, излучение в направлениях, отличных от пути луча, так и преднамеренное высвобождение энергии через выходной элемент связи. Другими словами, лазер должен достичь порога.

У выходного соединителя есть три важных свойства:

• Радиусы кривизны

Форма поверхности выходного ответвителя, а также форма высокого отражателя определяют стабильность оптического резонатора. Выходной ответвитель может быть плоским или изогнутым, в зависимости от конструкции оптического резонатора. Радиусы кривизны обычно определяются типом желаемой полости (например, плоскость / плоскость, концентрическая, конфокальная и т. Д.), А также диаметром и длиной полости. Лицевая сторона выходного ответвителя, обращенная в полость, является стороной с нанесенным частично отражающим покрытием. Это сторона, которая частично определяет модальные свойства лазера. Если эта внутренняя поверхность изогнута, то и внешняя поверхность должна быть такой же. Это остановит работу OC в качестве объектива. Кривизна внешней поверхности может быть рассчитана на получение коллимированного лазерного излучения. На эту внешнюю поверхность обычно нанесено антибликовое покрытие, обеспечивающее максимальную выходную мощность. Чтобы минимизировать потери, улучшить профиль луча и максимизировать когерентность, форма поверхности обычно изготавливается с очень высокими инженерными допусками, сводя к минимуму любые отклонения от идеальной поверхности. Эти отклонения обычно остаются настолько небольшими, что их измеряют в длинах волн света с помощью таких устройств, как интерферометры или оптические плоскости. Обычно выходной элемент связи лазера изготавливается с допусками в пределах λ / 10 (одна десятая длины волны света) или лучше.

• Отражательная способность

В зависимости от усиления среды количество света, необходимого ОС для отражения, может широко варьироваться. Гелий-неоновым лазерам для генерации требуется около 99% отражающего зеркала, в то время как азотные лазеры имеют чрезвычайно высокий коэффициент усиления (они « сверхизлучающие ») и не требуют OC (отражение 0%). Отражательная способность любого ОС будет зависеть от длины волны. Зеркала с металлическим покрытием обычно обладают хорошей отражательной способностью в широкой полосе частот, но могут не покрывать всю часть спектра. Серебро имеет коэффициент отражения до 99,9% в видимом диапазоне, но плохо отражает ультрафиолет. Алюминий плохо отражает инфракрасное излучение, но является хорошим отражателем из видимого диапазона через ближний УФ, тогда как золото хорошо отражает инфракрасный свет, но плохо отражает волны с длиной волны короче желтого. Диэлектрическое зеркало может иметь диапазон перестройки по цене от 10 нм, когда предназначенные для определенной длины волны, или может быть выполнен с широким диапазоном, охватывающим целые 100 нма, для перестраиваемых лазеров. По этой причине спектральные свойства ОК важно учитывать при сборке резонатора лазера.

• Прозрачность

Материал, используемый в качестве подложки зеркала, также является важным фактором. Большинство стекол обладают хорошей пропускной способностью от ближнего УФ к ближнему ИК, но для лазеров, которые излучают в более коротких или более длинных волнах, может потребоваться другая подложка. Например, селенид цинка обычно используется в лазерах на углекислом газе из-за его высокого коэффициента пропускания в инфракрасном диапазоне.

Дампер резонатора - это выходной ответвитель, который выполняет функцию Q-переключателя. Это позволяет энергии накапливаться в оптическом резонаторе, а затем высвобождать ее через определенный интервал времени. Это позволяет лучу достигать высоких уровней, а затем высвобождаться за очень короткое время; часто за время, необходимое для прохождения световой волны через полость, отсюда и название. После увеличения интенсивности полость внезапно «сбрасывает» свою энергию. В демпферах резонатора обычно используются зеркала с высоким коэффициентом отражения на каждом конце резонатора, что позволяет лучу получать полное усиление от среды. Через определенный интервал луч перенаправляется с помощью такого устройства, как ячейка Поккельса, акустооптический модулятор или быстро вращающаяся призма или зеркало. Этот перенаправленный луч проходит в обход торцевого зеркала, позволяя излучать очень мощный импульс. Демпферы резонатора могут использоваться для работы в непрерывном режиме, но чаще всего они используются с лазерами с синхронизацией мод для извлечения очень коротких импульсов с максимальной интенсивностью.

• Лазерная конструкция