Методические указания к лабораторным работам по курсу "Основы физики лазеров". Летута С.Н. - 14 стр.

          Рисунок 1.6 Диаграмма направленности круглой излучаю-
               щей площадки в декартовой системе координат.

     Ширина основного пика диаграммы направленности (по нулевым значе-
ниям поля) θ 0 составляет 2,44λ D . Для излучающей площадки, имеющей
форму прямоугольника, ширина диаграммы направленности в вертикальной и
горизонтальной плоскостях определяется формулами

                                     λ                   λ
                         θ 0верт
                             .5  ≈        ; θ 0гориз
                                                .5   ≈        ,        (1.27)
                                     dв                  dг

      где dв и d г . - размеры излучающей площадки в вертикальной и горизон-
тальной плоскостях.
      Расходимость излучения, характеризуемая формулами (1.26) и (1.27), це-
ликом определяется дифракцией электромагнитной волны, поэтому такую
расходимость часто называют дифракционной расходимостью.
      В реальных лазерах наблюдается увеличение расходимости пучка по
сравнению с дифракционной. Это обусловлено рядом причин. Первая заключа-
ется в том, что волна на выходе лазера даже в резонаторе с плоскими зеркалами
является не плоской, а имеет сферичность вследствие дифракции волны внутри
резонатора; кроме того, амплитуда поля в пределах зеркала также изменяется.
Вторая причина увеличения расходимости - наличие неоднородностей в актив-
ной среде и несовершенство оптических элементов резонатора, что приводит к
искажению распределения поля на зеркалах резонатора. Третья причина "рас-
ширения" диаграммы направленности многомодовый состав излучения лазера,
точнее, наличие поперечных типов колебаний.
      Модами называют типы колебаний стоячих световых волн в оптических
резонаторах. Мода возникает в результате сложения плоских волн, распростра-
няющихся в противоположных направлениях между отражающими зеркалами.
Это сложение осуществляется с учетом граничных условий на зеркалах.
      Каждая мода характеризуется конфигурацией поля на поверхности зеркал
и числом полуволн, помещающихся на длине резонатора. Моды обозначают
TEM mnq , где m и n - целые числа. (0,1,2...), так называемые поперечные или
угловые индексы, которые определяют число минимумов поля в плоскости зер-
кал; q - продольный (аксиальный) индекс, задающий число максимумов поля
(пучностей) вдоль оси резонатора ( q = 2L λ , где L - длина резонатора; λ -
длина стоячей волны).
      Моды резонатора с разными m и n отличаются распределением ампли-
туды и фазы на поверхности зеркал, частотой и величиной дифракционных по-
терь.
      Моды, имеющие одинаковые m и n , но разные q , т.е. продольные моды,
38