Calidad del espacio del haz láser de salida

La cavidad láser es primero un filtro espacial que selecciona solo los rayos de luz que están muy cerca del eje de La cavidad: los otros se pierden debido a la lejanía progresiva del eje y la dimensión finita de los espejos (Figura 8).

Figura 8: Comportamiento de un radio inclinado con respecto al eje en una cavidad lineal.'un rayon incliné par rapport à l'axe dans une cavité linéaire.
Figura 8: Comportamiento de un radio inclinado con respecto al eje en una cavidad lineal.

Se ve que un láser estatal estacionario produce una onda luminosa cuya estructura espacial no varía en el tiempo, y esto, a pesar de los numerosos alentados y regresa a la cavidad. En este caso, la cavidad láser debe admitir inevitablemente una onda luminosa capaz de propagarse en la cavidad al regresar idéntica a sí misma en cada punto de la cavidad después de un retorno. Esta onda puede existir bajo ciertas condiciones, generalmente es una llamada onda «gaussiana», cuya distribución de iluminación tiene una forma gaussiana en un plano perpendicular al eje de propagación. Físicamente, la onda gaussiana concentra la luz. En el eje de la cavidad. Una onda gaussiana que se propaga en el espacio parece un cepillo de luz: hablamos de viga gaussiana. Al poner un cartón o un detector en un plano perpendicular al eje de propagación de la propagación. La onda (en la salida del láser), se puede medir su iluminación en cualquier punto (es decir, el número de fotones por segundo pase por unidad de superficie). Esta iluminación tiene una forma gaussiana en este plano (Figura 9).

Figura 9: Lucha de una onda gaussiana: Distribución de la iluminación en un plano perpendicular a la dirección de la propagación.'une onde gaussienne : répartition de l'éclairement dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation.
Figura 9: Lucha de una onda gaussiana : Distribución de la iluminación en un plano perpendicular a la Dirección de propagación.

Puede definir en este plano una cierta extensión espacial de la onda de luz. El radio de la viga en este plano es por definición, la distancia entre el eje óptico y la ubicación donde se divide la iluminación por 1 / E2 con respecto a la iluminación máxima de la onda. Se llama W.

Una onda gaussiana se extiende de una manera particular en particular que no se parece a una propagación en el sentido de la óptica geométrica. Admite un tamaño mínimo W0 en un plano en particular (este lugar se denomina haz o cuello de cintura en inglés) (Figura 10). Luego, lejos del pase, diverge «en línea recta» con un ángulo de divergencia θ. Estos dos tamaños están vinculados por la siguiente relación:

para un láser de helio de neón, por ejemplo, el radio de la viga en el El plano del pase es de aproximadamente 1 mm. Esto corresponde a una divergencia muy baja de 0.2 moldes (¿es necesario propagarse en 5 m del collar para que el radio de la viga se haya duplicado!). Es imposible tener tales propiedades con luz de clásico Lámparas.

Figura 10: Lucha del radio de la onda en función de la posición (Z es el eje de la propagación).'onde en fonction de la position (z étant l'axe de propagation).
Figura 10: Lucha del radio de la onda según la posición (Z fuera del eje de la propagación).

La fórmula anterior también expresa el hecho de que si el La divergencia de la viga es excelente (por ejemplo, con una lente que se usa para enfocar la viga), el radio de la viga en el plano del pase es muy pequeño. En general, es posible Centrando un rayo láser en un radio del orden de la longitud de onda. Esto se podría hacer también con una lámpara clásica, pero la diferencia es la cantidad de fotones que es posible traer por segundo en una superficie pequeña. Es muy bajo para una lámpara clásica, mientras que es considerable para un láser. Por ejemplo, una viga de 633 NM que lleva una potencia de luz de 1 MW corresponde a un flujo de 1015 fotones por segundo y este haz se puede enfocar fácilmente en una mancha de un radio del orden del micrómetro (Figura 11). Por lo tanto, la densidad de potencia de un simple láser de helio neón en un punto de enfoque puede exceder en gran medida lo que se daría por la imagen del sol enfocado por una lente.

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