Optische Resonatoren: Grundlagen - Eigenschaften Optimierung

ISBN-13: 9783540544043 / Niemiecki / Miękka / 1992 / 404 str.

Norman Hodgson; Horst Weber

Opis

Optische Resonatoren werden in allen B}chern }ber Laserphysik behandelt, dort jedoch nur sehr allgemein und unvollst{ndig. Dieses Buch vermittelt demLeser einen konkurrenzlos detaillierten ]berblick }ber Laser-Resonatoren einschlie lich der Wirkung des aktiven Mediums auf die Resonatoreigenschaften. Neben den fundamentalen Grundlagen (Geometriscche Optik, Beugung, Polarisation) werden alle wichtigen Resonatortypen und ihre Berechnung vorgestellt. Experimentelle Beispiele und Me methoden machen den Titel besonders wertvoll f}r jeden, der mit Lasersystemen arbeitet. Eineausf}hrliche Literaturliste erm-glicht ein vertiefendes Studium.

Spis treści

1 Das elektromagnetische Feld.- 1.1 Geometrische Optik.- 1.1.1 Der Lichtstrahl und zwei fundamentale Strahlmatrizen.- 1.1.2 Hintereinanderschalten mehrerer optischer Elemente.- 1.1.3 Strahlmatrizen optischer Elemente.- Äquivalenz optischer Systeme.- 1.1.4 Bedeutung der Matrixelemente.- 1.1.5 ABCD-Gesetz.- 1.1.6 Stationäre Lösungen.- 1.1.7 Laserresonatoren im Matrixformalismus.- 1.2 Wellenoptik.- 1.2.1 Huygensches Prinzip und Kirchhoff-Integral.- 1.2.2 Beugung an der Rechteckblende.- 1.2.3 Beugung an der Kreisblende.- 1.2.4 Collins-Integral.- 1.2.5 Feldverteilung in der Brennebene einer Linse — Fouriertransformation.- 1.2.6 Der Gaußstrahl und das ABCD-Gesetz.- Ausbreitung des Gaußstrahls im freien Raum.- Transformation von Gaußstrahlen.- 1.2.7 Das verallgemeinerte ABCD-Gesetz.- 1.2.8 Beugungstheoretische Beschreibung von Laserresonatoren.- Der Gaußstrahl als Grundmode.- 1.3 Polarisation des Lichts.- 1.3.1 Beschreibung des Polarisationzustandes.- 1.3.2 Jones-Matrizen.- 1.3.3 Eigenwerte und Eigenvektoren.- 1.3.4 Polarisation im Laserresonator.- 1.3.5 Depolarisatoren.- 2 Resonanzeigenschaften optischer Resonatoren.- 2.1 Das Fabry-Perot-Interferometer.- 2.2 Fabry-Perot-Interferometer mit Verstärkung, Laserresonator.- 3 Passive Resonatoren.- 3.1 Stabile Resonatoren.- 3.1.1 Unbegrenzte stabile Resonatoren.- Transversale Modenstrukturen.- Resonanzfrequenzen.- Intensitätsverteilung des Gaußstrahls im Resonator.- Resonatortypen, Strahlradien und Öffnungswinkel des TEM00-Modes.- Modenvolumen des TEM00-Modes.- Strahlverlauf transversaler Moden höherer Ordnung.- Fokussierbarkeit und Strahlqualität.- 3.1.2 Begrenzte stabile Resonatoren.- Einseitig begrenzte Resonatoren.- Beidseitig begrenzte Resonatoren.- 3.1.3 Dejustierungsempfindlichkeit.- Einseitig begrenzte Resonatoren.- Beidseitig begrenzte Resonatoren.- 3.2 Resonatoren auf den Stabilitätsgrenzen.- 3.2.1 Resonatoren mit g1g2=1.- 3.2.2 Resonatoren mit g1=0 oder g2=0.- 3.2.3 Der konfokale Resonator.- 3.3 Instabile Resonatoren.- 3.3.1 Geometrisch-optische Beschreibung.- 3.3.2 Strahlausbreitung und Fokussierbarkeit.- 3.3.3 Beugungstheoretische Beschreibung.- 3.3.4 Dejustierungsempfindlichkeit.- 3.3.5 Instabile Resonatoren in Off-Axis-Geometrie.- 3.3.6 Instabile Resonatoren mit homogener Auskopplung.- 3.4 Resonatoren mit internen Linsen.- 3.5 Resonatoren mit polarisierenden Elementen.- 3.5.1 Twisted-Mode-Resonator.- 3.5.2 Resonator mit variabler Auskopplung.- 3.5.3 Pockelszellen-Resonator.- 3.5.4 Resonator mit radial-doppelbrechendem Element.- 3.5.5 Resonator mit azimutal-doppelbrechendem Element.- 4 Aktive Resonatoren.- 4.1 Effektive Länge eines Resonators.- 4.2 Wechselwirkung Licht — aktives Medium.- 4.2.1 Verstärkung und Wirkungsgrade.- 4.2.2 Homogene und inhomogene Linienverbreiterung.- 4.2.3 Axiale Moden und Hole-burning.- 4.3 Ausgangsleistung von Laserresonatoren.- 4.3.1 Ausgangsleistung stabiler Resonatoren.- 4.3.2 Ausgangleistung instabiler Resonatoren.- 4.4 Einfluß der Verstärkung auf Modenstruktur und Verluste.- 4.5 Resonatoren mit thermischer Linse.- 4.5.1 Stabile Resonatoren.- TEM00-Mode im Linsenresonator.- Multimode-Betrieb.- Strahlradien, Divergenzwinkel, Fokussierung.- Ausgangsleistung und Strahlqualität.- Ausgangsleistung im TEM00-Mode-Betrieb.- 4.5.2 Instabile Resonatoren.- 4.6 Multi-Rod-Resonatoren.- 4.7 Dejustierungsempfindlichkeit der Ausgangsleistung.- 4.7.1 Stabile Resonatoren im Multimode-Betrieb.- 4.7.2 Stabile Resonatoren im Grundmode-Betrieb.- 4.7.3 Instabile Resonatoren.- 4.8 Optimierte Resonatoren.- 5 Alternative Resonatorkonzepte.- 5.1 Prismen-Resonatoren.- 5.2 Instabile Resonatoren mit Gradientenspiegeln.- 5.3 Fourier-Transform-Resonatoren.- 5.4 Hybrid-Resonatoren.- 5.5 Resonatoren für rohrförmige Medien.- 5.5.1 Resonatoren mit Torusspiegeln.- 5.5.2 Multipass-Resonatorén.- 5.6 Ring-Resonatoren.- 6 Messverfahren.- 6.1 Messung von Anregungswirkungsgrad, Kleinsignalverstärkung und Verlusten.- 6.1.1 Findlay-Clay-Methode.- 6.1.2 Spike-Einsatzzeit-Methode.- 6.2 Messung der Strahlqualität.- 6.3 Messung der Polarisation.- 6.4 Messung der thermischen Linse.- 6.4.1 Fokussierung eines aufgeweiteten Teststrahls.- 6.4.2 Ablenkung eines kollimierten Teststrahls.- 6.4.3 Messung der Brechkraft über die Ausgangsleistung.- Quellenverzeichnis.- Sachwortverzeichnis.