Источники излучения для волоконно-оптических линий связи. Кавецкая И.В - 7 стр.

                                       7
зеркала, отразится от него и пойдёт в обратном направлении, продолжая
усиливаться, затем процесс повторится.




           Рис. 2. Схема и принцип действия плоскопараллельного резонатора.

      При каждом проходе между зеркалами интенсивность волны
увеличивается в (exp) gL раз, где g – коэффициент усиления, а L – длина пути
волны в активной среде. Если усиление на длине L больше потерь,
испытываемых волной при отражении и рассеянии, то с каждым проходом она
будет усиливаться всё больше и больше, пока плотность её энергии ρ(ν) не
достигнет предельного значения, которое обусловлено равенством выделяемой
в результате вынужденных переходов мощности и мощности возбуждения
(накачки).
      В замкнутых оптических резонаторах, примером которых и служит
интерферометр Фабри–Перо, могут возбуждаться только некоторые
определённые типы электромагнитных колебаний, называемые модами. В
физическом смысле моду можно охарактеризовать как степень свободы,
позволяющую, если выполняются условия резонанса, осуществляться
колебательному процессу. Для рассматриваемого случая это плоские волны,
распространяющиеся вдоль оси резонатора. При выходе из резонатора за счет
дифракции наблюдается расходящийся пучок. Телесный угол ∆Ω, в котором
сосредоточен поток излучения, пропорционален (λ/D)2 , где D – диаметр зеркал.
Для λ ~ 1 мкм и D = 1 см величина ∆Ω ≈10 -8, что принципиально недостижимо
для других источников излучения.
      Оптический резонатор накладывает ограничения на спектральный состав.
При заданной длине резонатора L в нём возбуждаются стоячие волны,
образующиеся при отражении излучения от зеркал. Рассмотрим плоскую волну,
которая распространяется между двумя параллельными плоскими зеркалами по
нормали к ним. Волна, вышедшая из какой-либо точки и возвратившиеся
обратно, отразившись в каждом из зеркал, проходит путь 2L. Полное изменение
фазы при этом будет
                                           2π
                                    ∆ϕ =      2L .
                                            λ
     Для того чтобы волна усиливалась, необходимо, чтобы волна и её
отражение находились в фазе в точности до величины кратной 2π, т.е.
∆ϕ = 2πq, где q - модовое число. В этом случае электрические поля
складываются в фазе, и суммарной плотности энергии электрического поля
достаточно, чтобы вызвать стимулированное излучение на данной частоте.