Методы компенсации ошибок изготовления кольцевых оптических резонаторов

• Автор: Бадамшина, Эльмира Бариевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Методы расчёта параметров оптических резонаторов

1.1 Обоснование выбора метода расчёта оптических резонаторов

1.1.1 Функции и устройство оптических резонаторов

1.1.2 Метод интегрального уравнения

1.1.3 Метод параболического уравнения

1.1.4 Метод лучевых матриц

1.2 Применение метода лучевых матриц для расчёта оптических резонаторов

1.2.1 Суть метода лучевых матриц

1.2.2 Закон АВСй для расчёта оптических резонаторов
1.2.3 Определение области устойчивости резонатора
1.3 Расчёт разъюстировок оптических резонаторов с использованием метода лучевых матриц
1.3.1 Метод осевого контура
1.3.2 Методика формирования системы допусков на положение зеркал резонатора
1.4 Расчёт поляризационных характеристик зеркальных резонаторов
1.4.1 Метод Джонса для анализа поляризационных характеристик оптических резонаторов
1.4.2 Поляризационная устойчивость и допуски на непланарность кольцевых резонаторов
Выводы по главе
2 Методы сравнения и алгоритмы программного расчёта параметров кольцевых резонаторов
2.1 Алгоритмы расчёта пространственных характеристик резонаторов
2.2 Алгоритмы расчёта поляризационных характеристик резонаторов
2.3 Методы количественной оценки и сравнения оптических резонаторов
2.4 Применение разработанных методов при проектировании резонаторов
для лазерных инклинометров
2.4.1 Принципы работы инклинометров
2.4.2 Описание оптических схем резонаторов
2.4.3 Результаты применения программного расчёта

Выводы по главе
3 Методы компенсации ошибок изготовления кольцевых резонаторов, влияющих на пространственные характеристики
3.1 Влияние ошибок изготовления элементов конструкции резонатора
на пространственные характеристики
3.2 Методы компенсации ошибок изготовления элементов конструкции резонатора
3.2.1 Учет децентрировки сферических зеркал
3.2.2 Компенсация ошибок изготовления посадочного основания
3.3 «Пассивная» юстировки диафрагмы для ограничения модового состава излучения
3.3.1 Описание экспериментальной установки
3.3.2 Практическая реализация «пассивной» юстировки диафрагмы
3.4 Исследование влияния компенсации ошибок изготовления резонаторов
на пространственные и поляризационные характеристики
3.5 Пракгическая реализация системы сборки резонатора для малогабаритного кольцевого лазерного гироскопа с учетом ошибок изготовления элементов конструкции
Выводы по главе
4 Методы компенсации ошибок изготовления кольцевых резонаторов, влияющих на поляризационные характеристики
4.1 Искажения поляризационных характеристик кольцевых резонаторов
4.2 Методы компенсации влияния непланарной деформации осевого
контура на поляризационные характеристики
4.3 Методы компенсации влияния наведённой фазовой анизотропии
зеркала на поляризационные характеристики
4.3.1 Описание экспериментальной установки
4.3.2 Определение положения оси наведённой фазовой анизотропии
4.3.4 Влияние положения оси наведённой фазовой анизотропии
зеркала на эллиптичность генерируемого излучения
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ПРИЛОЖЕНИЕ II

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Оптический резонатор является основной частью любого лазерного устройства и представляет собой оптическую схему, предназначенную для обеспечения многократного прохождения оптических волн через активную среду резонатора. При этом его параметры существенным образом влияют на пространственные, частотные, поляризационные и энергетические характеристики генерируемого излучения.
В настоящее время теория расчета идеальных (съюстированных) резонаторов, когда оптическая ось проходит через центр всех элементов, хорошо исследована и позволяет рассчитать резонатор с произвольными параметрами оптической схемы. Однако в реальных условиях из-за ошибок изготовления оптических элементов и их размещения в схеме резонатора неизбежно возникают разъюстировки. Появление разъюстировок вызывает:
снижение энергии излучения вплоть до срыва генерации; уходы оси собственного пучка; изменение поляризации; искажение пространственного амплитудно-фазового распределения поля; сдвиг частот.
Уменьшить влияние разъюстировок, связанных с изготовлением оптических резонаторов, можно путем ужесточения допусков на конструкционные параметры схемы, что, в свою очередь, приведет к существенному увеличению себестоимости выпускаемых приборов. В связи с этим, предложенные в диссертации методы компенсации ошибок изготовления элементов конструкции резонаторов позволяют без ужесточения допусков уменьшить влияние разъюстировок.
В лазерных приборах довольно часто встречаются так называемые непланарные оптические резонаторы, когда осевой контур, образованный

о п +
Рисунок 1.3 — Фрагмент многоугольного осевого контура
Уравнения упомянутых плоскостей Р и Р2 в декартовой системе координат ХУА можно представить в виде [54]:
Ахх + Вху + С, г + В] = 0; А2х + В2у + Сгг + £)2 = 0.
(1.43)
Коэффициенты этих уравнений определяются координатами вершин (хі,Уі, 2,), попадающих в соответствующие плоскости.
1 1 1 ]
А] = Уп-1 Уп Уп+1 а2 - Уп Уп+1 У п+2
г«-1 2п 2п+1 2п 2п+ 2п+2
1 1 1
II оУ 2п-1 2п+1 й2 = 2п 2п+ 2п+2
*и-1 хп хп+ хп+2
1 1 1
с,= Хп-1 Хп хп+ О г-о II хп хп+1
У„- у„+і Уп У«+і Ул+2