Výstupní vazební člen - Output coupler
Výstupní vazební člen ( OC ) je složkou optického rezonátoru , která umožňuje extrakci části světla z laseru dutin nosníku. Výstupní vazební člen se nejčastěji skládá z částečně reflexního zrcadla, které umožňuje průchod určité části paprsku nitrobálosti. Mezi další metody patří použití téměř zcela reflexních zrcadel na každém konci dutiny, vyzařování paprsku buď jeho zaostřením do malého otvoru vyvrtaného ve středu jednoho zrcadla, nebo přesměrováním pomocí rotujících zrcadel, hranolů nebo jiná optická zařízení, což způsobí, že paprsek v danou dobu obejde jedno z koncových zrcátek.
Částečně reflexní zrcadlo
Ve své nejběžnější formě sestává výstupní vazební člen z částečně reflexního zrcadla , někdy nazývaného dělič paprsků . Odrazivost a propustnost zrcadla je obvykle určena ziskem laserového média . U některých laserů je zisk velmi nízký, takže paprsek musí pro dostatečný zisk provést stovky průchodů médiem. V tomto případě může být výstupní vazební člen až 99% reflexní a přenáší pouze 1% paprsku dutiny, který má být použit. Barvivo laser má velmi vysoký zisk ve srovnání s většinou pevnolátkových laserů, takže paprsek musí provést jen pár prochází kapalina dosáhnout jeho optimální zisk, tím je výstupní vazební člen je typicky kolem 80% reflexní. V jiných, jako je například excimerový laser , poskytuje 4% odrazivost nepotaženého skla dostatek zrcadla, které přenáší téměř 96% paprsku nitrodílné dutiny.
Lasery pracují odrazem světla mezi dvěma nebo více zrcadly, která mají mezi sebou aktivní laserové médium . Médium zesiluje světlo stimulovanou emisí . Aby došlo k laseru, musí být zisk aktivního média větší než celková ztráta, která zahrnuje jak nežádoucí účinky, jako je absorpce , emise v jiných směrech než je dráha paprsku, tak i záměrné uvolňování energie výstupním vazebním členem. Jinými slovy, laser musí dosáhnout prahové hodnoty .
Výstupní vazební člen má tři důležité vlastnosti:
- Poloměry zakřivení
- Tvar povrchu výstupního vazebního členu spolu s tvarem vysokého reflektoru určují stabilitu optické dutiny. Výstupní vazební člen může být buď plochý, nebo zakřivený , v závislosti na konstrukci optické dutiny. Poloměry zakřivení jsou obvykle určovány typem požadované dutiny (tj. Rovina / rovina, soustředná, konfokální atd.) Spolu s průměrem a délkou dutiny. Čelo výstupního vazebního členu směřující do dutiny je strana s naneseným částečně reflexním povlakem. To je strana, která částečně určuje laserové modální vlastnosti. Pokud je tento vnitřní povrch zakřivený, musí to být také vnější povrch. To zastaví funkci OC jako objektivu. Zakřivení vnějšího povrchu může být navrženo tak, aby poskytovalo kolimovaný laserový výstup. Tento vnější povrch má obecně antireflexní vrstvu aplikovanou pro maximalizaci výstupního výkonu. Aby se minimalizovaly ztráty, vylepšil profil paprsku a maximalizovala soudržnost, tvar povrchu se obvykle vyrábí s velmi vysokými technickými tolerancemi , čímž se minimalizuje jakákoli odchylka od ideálního povrchu. Tyto odchylky jsou obvykle udržovány tak malé, že se měří ve vlnových délkách světla pomocí zařízení, jako jsou interferometry nebo optické plošky . Typicky bude laserový výstupní vazební člen vyráběn s tolerancemi v rozmezí λ / 10 (jedna desetina vlnové délky světla) nebo lepší.
- V závislosti na zisku média se může množství světla, které OC potřebuje k odrazu zpět, značně lišit. Hélium-neonové lasery vyžadují k laseru přibližně 99% reflexní zrcadlo, zatímco dusíkové lasery mají extrémně vysoký zisk (jsou „ superradiantní “) a nevyžadují žádný OC (0% reflexní). Odrazivost jakéhokoli OC se bude měnit s vlnovou délkou . Zrcadla potažená kovem mají obecně dobrou odrazivost na širokou šířku pásma, ale nemusí pokrýt celou část spektra. Stříbro má až 99,9% odrazivost ve vizuálním rozsahu, ale je špatným odrazem ultrafialového záření. Hliník neodráží dobře infračervené záření, ale je dobrým reflektorem od vizuálního rozsahu přes blízké UV záření, zatímco zlato je vysoce reflexní pro infračervené světlo, ale je špatným reflektorem vlnových délek kratších než žlutá. Dielektrické zrcadlo může mít rozsah ladění tak nízké, jak 10 nm, pokud se určené pro specifické vlnové délce, nebo může být navržen s širokým rozsahem, trvat až 100 nm, pro laditelné lasery . Z tohoto důvodu je při sestavování laserové dutiny důležité vzít v úvahu spektrální vlastnosti OC.
- Důležitým faktorem je také materiál použitý jako podklad zrcadla. Většina brýlí má dobrou propustnost od blízkého UV k blízkému IR, ale lasery, které vyzařují v kratších nebo delších vlnových délkách, mohou vyžadovat jiný substrát. Například selenid zinečnatý se obvykle používá v laserech na oxid uhličitý kvůli své vysoké propustnosti pro infračervené vlnové délky.
Sklápěč dutin
Dutina korba je výstupní vazební člen, který vykonává funkci na Q-switch . Umožňuje energii hromadit se v optické dutině a poté ji uvolňovat ve specificky načasovaném intervalu. To umožňuje, aby se paprsek nahromadil na vysoké úrovně a poté byl uvolněn ve velmi krátkém čase; často v čase, který vyžaduje světelnou vlnu k dokončení jednoho zpáteční cesty dutinou, odtud název. Po vybudování intenzity dutina náhle „vypustí“ svoji energii. Vyklápěče dutin obvykle používají vysoce reflexní zrcadlo na každém konci dutiny, což umožňuje paprsku přijímat plný zisk z média. V určitém intervalu je paprsek přesměrován pomocí zařízení, jako je Pockelsova buňka , akustooptický modulátor nebo rychle se otáčející hranol nebo zrcadlo. Tento přesměrovaný paprsek obchází koncové zrcadlo, což umožňuje vyzařovat velmi silný puls. Dutinové vyklápěče lze použít pro provoz s kontinuálními vlnami, ale jejich nejběžnější použití je u laserů s uzamčeným režimem , které extrahují velmi krátký puls při jeho špičkové intenzitě.