Рис. 3. Зависимость диаметра мо-
ды ТЕМ00 на плоском зеркале от
длины резонатора
На рис. 3 согласно выражению (1)
представлена зависимость диаметра осе-
вой моды на плоском зеркале от длины
резонатора. Как следует из графика, мак-
симальный диаметр моды ТЕМ00 полу-
чается при длине резонатора 25 м. В экс-
перименте при длине резонатора 24,6 м
диаметр моды ТЕМ00 в соответствии с
графиком (см. рис. 3) равен
w
0
= 4
мм.
Такой размер моды характеризует хоро-
шее заполнение инверсной среды ще-
леобразного разрядного канала каусти-
кой генерируемого луча. Диаметр моды
ТЕМ00 в экспериментальном резонаторе
намного больше, чем в телескопических
и в выпукло-вогнутых резонаторах. Известно, что в лазерах с телескопи-
ческим или выпукло-вогнутым резонатором для обеспечения продольной
однородности дугового разряда длина разрядной трубки диаметром 7 мм не
должна превышать одного метра [2], длина инверсной среды лазеров
l
также
равна одному метру. В связи с этим положением и учитывая коэффициент
усиления инверсной среды, коэффициент отражения
r
полупрозрачных зер-
кал телескопического и выпукло-вогнутого резонаторов газовых лазеров на
ионах ArII составляет
0
,
93
. . .
0
,
95
. Длина инверсной среды
l
эксперимен-
тального лазера, равная 9,6 м, дает возможность на основании выражения
E
вых
= (1
−
r
)
E
(
l
)
(3)
(
Е
вых
— энергия выхода лазера,
Е
(
l
)
— энергия внутри резонатора лазера)
уменьшить коэффициент отражения
r
полупрозрачного зеркала
8
(см. рис. 1)
до значения, равного 0,3 [6]. Следовательно, полупрозрачное зеркало
8
(см.
рис. 1) за счет большего диаметра светового пучка и многократного увеличе-
ния коэффициента пропускания может выдерживать гораздо б ´ольшие мощ-
ности оптического излучения, чем полупрозрачные зеркала телескопических
или выпукло-вогнутых резонаторов. Таким образом, снимается ограничение
по мощности излучения на диэлектрическое покрытие полупрозрачного зер-
кала
8
(см. рис. 1), на которое падает максимальная нагрузка оптического
поля резонатора. Преимущество четырехзеркального резонатора (см. рис. 1)
состоит в том, что регулируемая длина зигзагообразной траектории генери-
руемого луча в щелеобразном разрядном канале многократно увеличивает
длину инверсной среды
l
и реальную длину резонатора
L
. Длина экспе-
риментального резонатора позволила осуществить классическую полукон-
фокальную систему с отношением
L/R
= 0
,
5
. В этом случае наблюдают
минимальные дифракционные потери для моды ТЕМ00 и максимальные по-
тери для высших типов колебаний, так как в резонаторе число Френеля
F <
1
[7]. Длина резонатора
L
является основным параметром в выражении
(1) для расчета диаметра моды ТЕМ00, в котором диаметр моды
w
1
растет с
увеличением длины резонатора. Обычный двухзеркальный плоско-вогнутый
резонатор с аналогичными свойствами имел бы длину
L
= 24
,
6
м с радиусом
кривизны зеркала
R
= 50
м, что неприемлемо на практике.
124 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2013. № 3
