Оптика лазеров. О курсе

1. 1.1 О курсе «Оптика лазеров». 1.2 Объект и предмет изучения. 1.3 Основные параметры активной среды. 1.4 Условие стационарной

генерации.
1.5 Формула Ригрода.

2.

1.1 О курсе “Оптика лазеров”
Это - базовый курс в системе подготовки современного инженера по
направлению «Лазерная техника и лазерные технологии».
Оптика лазеров — раздел физики / оптики, изучающий физические
принципы, устройство, действие и конструктивные особенности
оптических систем и элементов, используемых в лазерной техники для
генерации, формирования и передачи излучения в зону использования,
а также – физические механизмы и следствия влияния естественной
трассы распространения излучения на характеристики последнего.
Основные цели дисциплины:
- Изучение физических закономерностей распространения и
преобразования лазерного излучения в оптических системах лазерной
техники (оптических резонаторах, системах формирования и наведения
излучения, системах фокусировки, элементах адаптивной и нелинейной
оптики и т.д.);
- Получение
навыков
«инженерного»
расчета
оптических
резонаторов и определения основных параметров лазерного излучения
– мощности, расходимости и др.;

3.

- Освоение методики структурно-параметрического синтеза
(оптимизации) оптических резонаторов с учетом основных
параметров активной среды;
- Освоение методов расчета влияния активной среды лазера на
параметры
излучения,
включая
метод
аберрационных
коэффициентов;
- Изучение основных физических принципов влияния атмосферы
на лазерное излучение и освоение методики расчета параметров
излучения после прохождения им атмосферного канала;
- Изучение конструкций и методик расчета систем формирования
и наведения лазерного излучения;
- Изучение конструкций и методик расчета систем фокусировки
лазерного излучения;
- Изучение принципов работы и конструкций систем адаптивной
коррекции лазерного излучения;
- Изучение методов матричной оптики для анализа прохождения
излучением оптических систем лазеров;
- Изучение основ численных методов моделирования оптических
процессов в лазерной технике.

4.

Литература
1) Лобачев В.В. и др. Оптика мощных лазеров (Части 16). Учебное пособие – БГТУ ВОЕНМЕХ (имеется в
библиотеке)
2) Ю.А. Ананьев Оптические резонаторы и проблема
расходимости лазерного излучения. М.: Наука,
Главная редакция физико-математической
литературы, 1979. — 328 c.
3) Джеррард А. и др. Введение в матричную оптику. М.:
Мир, 1978 – 341 с.

5.

1.2 Объект и предметы изучения оптики лазеров
Внутри- (вне-) резонаторные
Система формирования и
наведения излучения
Среда распространения
излучения (оптическая трасса)
элементы
Активная среда
Оптический резонатор
Внутри- (вне-) резонаторные
элементы
Активная среда
Оптический резонатор
Система фокусировки и «подачи»
излучения в зону обработки излучения

6. Объект изучения оптики лазеров – оптические процессы (процессы, связанные с генерацией, формированием и распространением

лазерного
излучения и влиянием на него естественных сред и
оптических систем)
Предметы изучения оптики лазеров:
1. Оптические резонаторы.
2. Активная среда лазеров.
3. Внутри и вне- резонаторные элементы, оказывающие
влияние на лазерное излучение.
4. Системы формирования и наведения лазерного
излучения
5. Системы фокусировки лазерного излучения
6. Атмосферный канал распространения излучения

7. 1.3 Основные параметры активной среды.

8.

9.

10. 1.4 Условие стационарной генерации

Рассмотрим двух-зеркальный резонатор с полупрозрачным
выходным зеркалом. Будем считать известными основные
параметры активной среды (геометрические размеры,
коэффициент усиления слабого сигнала, интенсивность
насыщения).
Будем получать уравнение энергетического баланса
резонатора, на основании которого можно определить
«стабильные» или «стационарные» параметры излучения
внутри резонатора, которые обеспечивают баланс энергии,
вырабатываемой активной средой и энергии, теряемой в
резонаторе за счет «вредных» потерь и «полезных»
потерь. Последние обусловлены выводом излучения через
полупрозрачное зеркало для дальнейшего использования.

11.

Коэффициент
пропускания
выходного зеркала T
(или t) численно
равен отношению
мощности (энергии)
излучения, вышедшей
из резонатора, к
мощности (энергии)
излучения, падающей
на выходное зеркало.

12.

13.

14.

15.

1.5 Формула Ригрода