2.4.2.Розрахунок оптичних покрить

Просвітлюючі покриття. Для зменшення втрат на ввід випромінювання накачування на торець активного елемента наносять покриття, яке повинно бути просвітлюючим на довжині хвилі накачування і відбиваючим на дожині хвилі генерації активного середовища. Найчастіше використовують одношарові та двошарові покриття.

В залежності від матеріалу активного середовища та довжини хвилі, на якій потрібно зробити просвітлення, підбирають комбінацію різних матеріалів та розраховують коефіцієнт відбивання R.

Мінімальний коефіцієнт відбивання одношарового покриття:

(2.26)

де n, n , n -показник заломлення зовнішнього середовища,підкладки і шару покриття.В ідеальному випадку , і тоді коефіцієнт відбивання від покриття дорівнює 0.

Для двошарового покриття мінімальний коефіцієнт відбивання :

(2.27)

де n і n - показники заломлення для шарів покриття в порядку нанесення їх на підкладку.

При виборі матеріалів для двошарових просвітлюючи покрить треба намагатись досягти виконання умови:

(2.28)

Взалежності від довжини хвилі просвітлюючі покриття будуть мати різну товщину.

(2.29)

де n-показник заломлення,

- довжина хвилі, для якої потрібно зробити просвітлення,

nd- оптична товщина одного шару,

d-геометрична товщина.

При використанні одношарових покрить досягають значень R=2,6 -1 .В двошарових покриттях R не більше 0,5 ,а середне значення сягає 0,35 .Втрати на поглинання не більше 1 .

Матеріали для просвічуючи покрить можна вибрати з [4].

2.4.3 Розрахунок оптичної системи

Розглянемо розрахунок лінзи 2 на рис. 19, яка призначена для того, щоб сформувати таку каустику випромінювання накачування, яка відповідає розподілу поля в резонаторі для заданої моди. Слід зазначити, що реально оптична система для формування каустики поля, є досить складною. Як правило, для часткової компенсації астигматизму використовують складні оптичні системи, які включають кілька циліндричних і сферичних лінз, анаморфну оптику у вигляді системи призм або ж градієнтні циліндричні лінзи. Але наведений нижче розрахунок буде стосуватись найелементарнішої системи - простої одиночної лінзи, з припущенням, що діод випромінює пучок з правильною формою в перерізі (одинакова розбіжність у будь - яких напрямках), реально діод має різні розбіжності в перепендикулярних напрямках.

Отже, спочатку необхідно розрахувати просторові параметри моди ТЕМ для даного резонатора, а саме: радіус та положення перетяжки відносно дзеркал резонатора (12,ч.1І). Після цього обчислюємо еквівалентний конфокальний параметр ':

(2.30)

- діаметр пучка на виході діода.

Конфокальний параметр лазера, який ми розраховуємо, можна обчислювати за цією ж формулою, тільки треба врахувати, що замість буде - діаметр пучка на вхідному дзеркалі, або можна обчислювати цей параметр по-іншому:

(2.31)

Тепер знаходимо фокусну віддаль лінзи з формули:

(2.32)

Маючи всі значення параметрів випромінювання моди ТЕМ і знаючи розбіжність діода накачки, підбираємо таке значення віддалі від діода до лінзи (а), щоб діаметри пучків обох променів на лінзі були співрозмірні. Маючи фокусну віддаль та віддаль від діода до лінзи можемо розрахувати значення - відстань від лінзи до перетяжки пучка, з наступної формули:

(2.33)

Частиа II