7.20.2. Перестройка частоты с помощью призм, решеток, эталонов и резонансных отражателей
Другим способом управления частотой является введение внутрь резонатора диспергирующего элемента [50] в виде сочетания призмы и эталона (рис. 7.40) или замена одного из зеркал резонатора дифракционной решеткой или стопой эталонов высокой резкости, образующей так называемый резонансный отражатель. Широко используется также метод ввода в резонатор эталона Фабри — Перо (см. следующий раздел), развернутого на небольшой угол. Отражательная способность составного зеркала из наклонного эталона и примыкающего к нему глухого зеркала соответствует кривой пропускания простого резонатора Фабри — Перо с большой областью дисперсии. Максимум отражения составного зеркала достигается изменением угла наклона эталона. Генерация в резонаторе будет происходить на частоте, соответствующей минимуму пропускания эталона.
В молекулярных лазерах спектральные линии, на которых происходит усиление, отстоят друг от друга на расстоянии, равном
Рис. 7.40. Различные способы селекции линий излучения с мощью дисперсионных элементов, вводимых внутрь резонатора -лазера (а) или аргонового лазера (б) с помощью решетки или сочетания призмы и эталона. На рис. в резонатор Не-Ne-лазера, снабженный интерферометром с целью уменьшения ширины линии лазерного излучения.
нескольким обратным сантиметрам. Передача энергии в молекулярных столкновениях приводит к тому, что система начинает генерировать преимущественно на линиях с небольшим усилением (эффект конкуренции линий). Иными словами, набор лазерных линий ведет себя как одна однородно уширенная линия усиления. Если в резонатор ввести избирательные потери на всех линиях, кроме какой-либо выбранной, то систему можно заставить генерировать на другой линии, не обязательно совпадающей с наиболее эффективной. Поскольку расстояние между спектральными линиями имеет величину порядка нескольких обратных сантиметров, приходится отказываться от использования эталона, так как его область свободной дисперсии по порядку величины совпадает с расстоянием между линиями. В этом случае более предпочтительно применять решетку Литтроу (рис. 7.40, а и 7.41). Если мы имеем дело с немонохроматическим пучком, то внутрь полости резонатора отражается лишь часть спектра, длина волны которой удовлетворяет соотношению (6.10.2) при Остальные компоненты спектра распространяются вне направления оптической оси и поэтому теряются. Вращением решетки можно изменять длину волны излучения, отраженного в резонатор. Ширина полосы генерации твердотельных лазеров [51] может быть сужена, если одно из зеркал
Рис. 7.41. Селекция мод в лазере на красителе, а — схематическое представление резонатора с решеткой и эталоном; 1 — решетка в схеме Литтроу; 2 — эталон; 3 — телескоп (расширитель пучка); 4 — ячейка с красителем; 5 — пучок от эксимерного или -лазера. б - кривые, иллюстрирующие преселекцию мод решеткой и их селекцию с помощью эталона.
заменить специально сконструированным резонансным отражателем с узкой (скажем, 1 А) полосой отражения.