Mode_tieu_chuan_on_dinh_mode

Sự hình thành mode trong hệ cộng hưởng.. Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động 1.. • Mode dạng dao động là sự phân bố trường được tái tạo theo pha trong không gian của sóng lan truyền tr

GVHD : TS PHAN BÁCH THẮNG Học viên : Lê Thị Lụa

: Trần Thị Mỹ Hạnh

A Mode trong hệ cộng hưởng.

1 Sự hình thành mode trong hệ cộng hưởng

2 Điều kiện để mode tồn tại trong buồng cộng

hưởng.

3 Sự chọn lọc mode.

B Tiêu chuẩn ổn định của mode dao động

1 Tiêu chuẩn ổn định của mode

2 Ví dụ

• Mode (dạng dao động) là sự phân bố trường được tái

tạo theo pha trong không gian của sóng lan truyền

trong hệ sau một số lần phản xạ.

• Mode có thể coi là giao thoa của sóng phẳng lan

truyền theo hai hướng ngược chiều nhau giữa hai

gương phản xạ.

MODE LÀ GÌ ?

Ký hiệu : TEMnmq( Transverse Electromagnetic)

Mode dọc là số nút dọc theo trục của hệ cộng hưởng giữa hai gương.

PHÂN LOẠI

MODE DỌC

MODE NGANG

Là số nút trên mặt phẳng vuông góc với trục laser

MODE NGANG

•Sóng tới hợp với phương trục 0z góc

L : chiều dài của buồng cộng hưởng : bước sóng ánh sáng tới

q : số nguyên

•Sóng tới truyền theo phương 0z :

• Nghĩa là các tần số của sóng tới buồng cộng hưởng có bước sóng thỏa điều kiện trên thì dao động cực đại và tạo thành mode trong hệ cộng hưởng.

SỰ CHỌN LỌC MODE

Chất lượng laser phát đơn mode chọn lọc

giảm mất mát

N phải lớn a1 , a2 lớn và L nhỏ

1 2

a a N

⇒ Để sử dụng được Laser phải: nén được (triệt tiêu được) những dao động không cần thiết; tập trung năng lượng bức xạ vào một vài mode, tốt nhất

tạo điều kiện cho Laser hoạt động đơn mode

Quá trình này gọi là chọn lọc mode

• Có nhiều phương pháp:

– Phương pháp chủ động: dùng tín hiệu bên

ngoài biến điệu ánh sáng trong BCH

– Phương pháp thụ động: đặt một yếu tố trong BCH để gây hiện tượng tự biến điệu ánh sáng

Chọn lọc mode ngang

Multi-longitudinal Multi-transverse&long Single mode

Chọn lọc mode dọc

Dùng các phương pháp:

– Thay đổi chiều dài của BCH.

– Đưa vào BCH mẫu chuẩn Fabry-Perot hoặc tấm phẳng song song.

– Dùng gương phản xạ có hệ số truyền qua thay đổi – Dùng phản xạ Bragg tạo hồi tiếp chọn lọc tần số.

Thay đổi chiều dài L

• Nếu rút ngắn chiều dài của BCH có thể giảm dần

số mode dọc,cách này không được sử dụng vì làm giảm chiều dài của hoạt chất và giảm công suất

của laser

• Phương pháp chọn lọc thông dụng: dùng BCH kép

• Gồm 3 gương phẳng G1, G2, G3.

• Khoảng cách giữa G1 và G2 là L1,trong phần này hình thành các mode dọc với hiệu tần số:

• Tương tự, giữa gương G2 và G3 xuất hiện

những dao động dọc với hiệu tần số:

12

1

2

c f

L

∆ =

Buồng cộng hưởng kép

• Nếu chọn L1 và L2 khác nhau thì hiệu tần số giữa hai mode cạnh nhau ở hai phần khác nhau.

• Những mode dọc có tần số riêng trong cả hai

phần trùng nhau mới là mode chung của BCH

→phổ dao động của BCH kép thưa đi rất nhiều

so với phổ dao động của BCH thường (không có G2)

• Hiệu suất của phương pháp tăng khi tăng số

gương phản xạ

Nguyên tắc

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao

λ >

Tia sáng lan truyền trong hệ không bị phân kỳ

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao

động

Hệ thấu kính tuần hoàn

Ma trận truyền sáng trong không gian tự do :

Ma trận truyền sáng qua thấu kính mỏng :

1 0 1 1

Ma trận truyền sáng từ mặt n đến n+2 :

Hệ thấu kính tuần hoàn

2 2

Sự thay đổi của x và

khi đi qua một ô cơ bản của cấu trúc thấu kính tuần hoàn (s)

b

⇒ ≤

01

2

→ e iq be iq

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao

1 2

0 ≤ g g ≤ 1

Điều kiện ổn định

Tiêu chuẩn ổn định của mode dao

1 g =

g

2

2 1

L R

1 2

0 ≤ g g ≤ 1

Một số ví dụ :

Lưới cách tử