Выходны развязнік

Асноўныя кампаненты лазера: 1. Актыўнае асяроддзе лазера 2. Энергія напампоўкі лазера 3. Люстэрка з высокай адбівальнай здольнасцю 4. Выходны развязнік 5. Лазерны прамень

Выходны развязнік (ВР) з'яўляецца кампанентам аптычнага рэзанатара, які дазваляе вылучаць частку святла з ўнутрырэзанаторнага светлавога пучка лазера. Выходны развязнік часцей за ўсё ставіць сабою часткова адлюстроўваючае люстэрка, якое дазваляе прапускаць вонкі пэўную частку магутнасці ўнутрырэзанатарнага промня. Іншыя спосабы вываду промня з рэзанатара ўключаюць выкарыстанне амаль цалкам адлюстроўваючых люстэркаў на кожным канцы лазернай паражніны (рэзанатара), што выпускаюць прамень вонкі шляхам факусіроўкі яго ў невялікую адтуліну, прасвідраваную ў цэнтры аднаго люстэрка, альбо перанакіраванне пучка вонкі з дапамогай унутрырэзанатарных люстэркаў, прызм або іншых аптычных прылад, якія круцяцца вакол сваёй восі, або акустааптычных мадулятараў, у выніку чаго прамень абмінае адно з канцавых люстэркаў у нейкі момант часу.

Люстэрка з частковым адбіваннем

Дыэлектрычны выходны развязнік для лазера на фарбавальніку. Гэта люстэрка з максімальнай адлюстравальнай здольнасцю на 550 нм і высокай прапускальнасцю для чырвонага і сіняга святла (левая фатаграфія). Правая фатаграфія дэманструе, як яно адлюстроўвае 75% лазернага промня і прапускае 25%, хоць прамень і здаецца ярчэйшым падчас руху да назіральніка, чым пры аддаленні.

У сваёй найбольш распаўсюджанай форме выходны развязнік ставіць сабою часткова адбіваючае люстэрка, якое часам называюць дзельнікам промня. Выбар каэфіцыенту адбівання і прапускання люстэрка звычайна вызначаецца ўзмацненнем лазернага асяроддзя. У некаторых лазерах ўзмацненне вельмі нізкае, таму прамень павінен зрабіць сотні праходаў праз асяроддзе для дастатковага ўзмацнення. У гэтым выпадку выходны развязнік можа мець адбіўную здольнасць да 99%, прапускаючы вонкі толькі 1% магутнасці промня ў лазернай паражніне. Лазер на фарбавальніку мае вельмі высокае ўзмацненне ў параўнанні з большасцю цвёрдацельных лазераў, таму промню трэба зрабіць усяго некалькі праходаў праз узмацняючую вадкасць, каб дасягнуць аптымальнай велічыні ўзмацнення, такім чынам, выходны развязнік звычайна адлюстроўвае каля 80%. У некаторых іншых лазерах, такіх як эксімерны лазер, 4% адбіўная здольнасць шкла без пакрыцця забяспечвае дастатковую колькасць адлюстраванага святла, прапускаючы вонкі амаль 96% магутнасці ўнутрырэзанатарнага пучка.

Лазеры працуюць шляхам адлюстравання святла двума або большай колькасцю люстэркаў, між якімі месціцца актыўнае лазернае асяроддзе. Актыўнае асяроддзе ўзмацняе святло за кошт стымуляванага выпраменьвання. Для ўзнікнення генерацыі ўзмацненне актыўнага асяроддзя павінна быць большым, чым агульныя страты, якія ўключаюць у сябе як непажаданыя эфекты, такія як паглынанне, рассейванне, выпраменьванне ў напрамках, адрозных ад шляху прамяня, так і наўмыснае вылучэнне энергіі праз выходны развязнік. Іншымі словамі, для пачатку генерацыі лазер павінен дасягнуць парогу.

Тры найважнейшыя параметры выходнага развязніка:

• Радыусы крывізны

Форма паверхні выходнога развязніка разам з формай супрацьлеглага люстэрка з высокім адлюстраваннем вызначаюць стабільнасць аптычнага рэзанатара. Выходны развязнік можа быць як пляскатым, так і увагнутым, у залежнасці ад канструкцыі аптычнай паражніны. Радыусы крывізны звычайна вызначаюцца тыпам жаданай паражніны (г.зн.: плоская/плоская, канцэнтрычная, канфакальная і г.д.) разам з дыяметрам і даўжынёй паражніны. На той бок выходнага развязніка, што звернуты у рэзанатар, наносіцца часткова адлюстроўваючае пакрыццё. Менавіта гэты бок уплывае на модавыя ўласцівасці лазера. Калі гэтая ўнутраная паверхня увагнутая, то такой павінна быць і знешняя паверхня. Гэта не дасць працаваць ВР у якасці лінзы. Скрыўленне вонкавай паверхні можа быць распрацавана так, каб даць калімаваны лазерны выхад. Гэта знешняя паверхня, як правіла, мае антыблікавае пакрыццё, нанесенае для максімальнай выхадной магутнасці. Каб мінімізаваць страты, палепшыць профіль прамяня і максымізаваць кагерэнтнасць, форма паверхні звычайна вырабляецца з вельмі высокімі тэхнічнымі допускамі, мінімізуючы любое адхіленне ад ідэальнай паверхні. Гэтыя адхіленні звычайна застаюцца настолькі малымі, што іх вымяраюць у даўжынях хваль святла з дапамогай такіх прылад, як інтэрфераметры або аптычныя плоскі . Як правіла, выходны развязнік вырабляцца з допускамі ў межах λ/10 (адной дзесятай даўжыні святла) або нават лепшымі.

• Адбівальная здольнасць

У залежнасці ад велічыні узмацнення асяроддзя, колькасць святла, якое выходны развязнік павінен адбіваць назад, можа моцна адрознівацца. Гелій-неонавыя лазеры для генерацыі патрабуюць выкарыстання люстэрка з адбівальнай здольнасцю каля 99%, у той час як азотныя лазеры маюць надзвычай высокае ўзмацненне (яны «звышпрамяняльныя») і не патрабуюць ніякага выходнага развязніка (што эквівалента выкарыстанню развязніка з адбівальнай здольнасцю 0%). Адбівальная здольнасць любога выходнага развязніка будзе змяняцца ў залежнасці ад даўжыні хвалі. Люстэркі з металічным пакрыццём звычайна валодаюць добрай адбівальнай здольнасцю ў шырокай паласе, але могуць не ахопліваць усю шырыню спектру. Срэбра мае да 99,9% адбівальнай здольнасці ў візуальным дыяпазоне, але з'яўляецца дрэнным адбівальнікам ультрафіялету. Алюміній дрэнна адбівае інфрачырвонае святло, але з'яўляецца добрым адбівальнікам ад бачнага дыяпазону да блізкага УФ, тады як золата моцна адбівае інфрачырвонае святло, але дрэнна адбівае даўжыні хвалі, меншыя за даужыню хвалі жоўтага колеру. Дыэлектрычнае люстэрка можа мець дыяпазон адбівання шырынёй да 10 нм, калі яно спраектаванае для пэўнай даўжыні хвалі, або яно можа быць пабудаванае для шырокага дыяпазону, які ахоплівае да 100 нм, калі выкарыстоуваецца для перабудоўваемых лазераў. Па гэтай прычыне падчас пабудовы лазернага рэзанатора важна ўлічваць спектральныя ўласцівасці ВР.

• Прапускальная здольнасць

Матэрыял, які выкарыстоўваецца ў якасці субстрату для люстэрка, таксама з'яўляецца важным, бо ён не павінен паглынаць лазернае святло, якое выходзіць праз яго вонкі. Большасць шклоў маюць добрую прапускальнасць ад блізкага ультрафіялету да блізкага іЧ дыяпазону, але лазеры, якія выпраменьваюць на больш кароткіх або больш доўгіх хвалях, могуць запатрабаваць іншага субстрату. Напрыклад, селенід цынку звычайна выкарыстоўваецца ў вуглекіслотных лазерах з-за яго высокага прапускання для інфрачырвоных хваль.

Разгрузчык рэзанатара

Разгрузчык рэзанатара - гэта выходны развязнік, які выконвае функцыю мадулятара дыхтоўнасці лазернай паражніны. Ён дазваляе энергіі назапашвацца ў аптычнай паражніне, а затым вызваляе яе праз пэўны прамежак часу. Гэта дазваляе нарошчваць энергію промня да высокіх узроўняў, а потым выпускаць яго за вельмі кароткі час; часта за той час, які патрабуецца светлавай хвалі, каб прайсці адзін праход туды і назад праз паражніну, адгэтуль і назва. Пасля нарошчвання інтэнсіўнасці паражніна раптам «разгружае» сваю энергію. Гэта таксама азначае, што дыхтоўнасць рэзанатара, якая зваротна прапарцыйная да стратаў энергіі за перыяд ваганняў, раптам змяняецца ад вельмі высокіх значэнняў да нізкіх.

Калі лазер выкарыстоўвае разгрузчык рэзанатара, то ў яго склад звычайна уваходзяць люстэркі з высокім адбіваннем на кожным канцы паражніны, што дазваляе промню атрымаць поўнае ўзмацненне ад актыўнага асяроддзя. Праз пэўны прамежак часу прамень перанакіроўваецца з дапамогай такой прылады, як, напрыклад, ячэйка Покельса, акустааптычны мадулятар або хуткавярчальная прызма або люстэрка. Гэты перанакіраваны прамень мінае канцавое люстэрка, што дазваляе выпраменьваць вельмі магутны імпульс. Такім чынам, любая са згаданых прылад выконвае функцыю разгрузчыка рэзанатара. Разгрузчыкі рэзанатара можна выкарыстоўваць для бесперапынных лазераў, але часцей за ўсё яны выкарыстоўваюцца з лазерамі з сінхранізацыяй модаў для атрымання вельмі кароткіх імпульсаў з высокай пікавай інтэнсіўнасцю.

Глядзіце таксама

• Лазер