Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров
Рассматривается физическая модель резонаторных зеркал с графическим и математическим аппаратом обоснования процесса их проектирования с учетом поглощения в тонкопленочных покрытиях. Обеспечиваются оптимальные параметры зеркал для каждой длины волны генерацию....
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2009
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52037 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров / Я.М. Бондарчук, Г.А. Петровская, В.Я. Татарин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 2. — С. 11-13. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-52037 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-520372013-12-26T03:16:57Z Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров Бондарчук, Я.М. Петровская, Г.А. Татарин, В.Я. Электронные средства: исследования, разработки Рассматривается физическая модель резонаторных зеркал с графическим и математическим аппаратом обоснования процесса их проектирования с учетом поглощения в тонкопленочных покрытиях. Обеспечиваются оптимальные параметры зеркал для каждой длины волны генерацию. Розглянуто фізичну модель дзеркал резонаторів поліхромних лазерів з відповідним графічним і математичним обгрунтуванням процесу їх проектування. Оптимальні інтерференційні структури синтезуються з урахуванням нелінійного характеру спектральної залежності коефіцієнта поглинання. Наводяться приклади дзеркал Ar⁺-лазерів видимого діапазону, що отримані в результат· проектування. Представлено результати випробування розроблених інтерференційних покриттів. Вихідна потужність малопотужних Ar⁺-лазерів збільшується на 50%, потужних - до 20%. The resonator mirrors of wite lasers physical model with a corresponding graphic and mathematical substantiation of process of their designing is examined. The optimum interferential structures are synthesized with the considering of nonlinear character of the absorption factor spectral dependence. The examples of Ar⁺-laser mirrors, which were received as a result of designing, and the result of mirror coverings tests are submitted. The output of lowpower Ar⁺-lasers increase up to 50%, and in case of powerful lasers - up to 20%. 2009 Article Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров / Я.М. Бондарчук, Г.А. Петровская, В.Я. Татарин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 2. — С. 11-13. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52037 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки |
| spellingShingle |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки Бондарчук, Я.М. Петровская, Г.А. Татарин, В.Я. Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Рассматривается физическая модель резонаторных зеркал с графическим и математическим аппаратом обоснования процесса их проектирования с учетом поглощения в тонкопленочных покрытиях. Обеспечиваются оптимальные параметры зеркал для каждой длины волны генерацию. |
| format |
Article |
| author |
Бондарчук, Я.М. Петровская, Г.А. Татарин, В.Я. |
| author_facet |
Бондарчук, Я.М. Петровская, Г.А. Татарин, В.Я. |
| author_sort |
Бондарчук, Я.М. |
| title |
Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров |
| title_short |
Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров |
| title_full |
Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров |
| title_fullStr |
Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров |
| title_full_unstemmed |
Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров |
| title_sort |
физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Электронные средства: исследования, разработки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52037 |
| citation_txt |
Физические основы проектирования зеркал оптических резонаторов полихромных лазеров / Я.М. Бондарчук, Г.А. Петровская, В.Я. Татарин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 2. — С. 11-13. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT bondarčukâm fizičeskieosnovyproektirovaniâzerkaloptičeskihrezonatorovpolihromnyhlazerov AT petrovskaâga fizičeskieosnovyproektirovaniâzerkaloptičeskihrezonatorovpolihromnyhlazerov AT tatarinvâ fizičeskieosnovyproektirovaniâzerkaloptičeskihrezonatorovpolihromnyhlazerov |
| first_indexed |
2025-07-04T14:22:09Z |
| last_indexed |
2025-07-04T14:22:09Z |
| _version_ |
1836726542883880960 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 2
11
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
17.02 2009 ã.
Îïïîíåíò ä. ò. í. Â. Â. ÄÀÍÈËÎÂ
(ÄîíÍÓ, ã. Äîíåöê)
Ê. ò. í. ß. Ì. ÁÎÍÄÀÐ×ÓÊ, Ã. À. ÏÅÒÐÎÂÑÊÀß,
ê. ò. í. Â. ß. ÒÀÒÀÐÈÍ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, Íàó÷íî-ïðîìûøëåííàÿ ôèðìà «Ïðîòîí»;
Íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò «Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà»
Å-mail: bond@proton.lviv.ua
ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÍÎÂÛ ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈß ÇÅÐÊÀË
ÎÏÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÐÅÇÎÍÀÒÎÐΠÏÎËÈÕÐÎÌÍÛÕ ËÀÇÅÐÎÂ
Ðàññìàòðèâàåòñÿ ôèçè÷åñêàÿ ìîäåëü
ðåçîíàòîðíûõ çåðêàë ñ ãðàôè÷åñêèì è
ìàòåìàòè÷åñêèì àïïàðàòîì îáîñíîâà-
íèÿ ïðîöåññà èõ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñ ó÷å-
òîì ïîãëîùåíèÿ â òîíêîïëåíî÷íûõ ïî-
êðûòèÿõ. Îáåñïå÷èâàþòñÿ îïòèìàëü-
íûå ïàðàìåòðû çåðêàë äëÿ êàæäîé äëè-
íû âîëíû ãåíåðàöèè.
Ðàçâèòèå ñîâðåìåííûõ ëàçåðíûõ òåõíîëîãèé, ëà-
çåðíîé ìåäèöèíû, ýêîëîãè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà, ñè-
ñòåì íàâèãàöèè è ò. ï. ñâÿçàíî ñ ñîçäàíèåì ìîùíûõ
ëàçåðîâ ñ øèðîêèìè ñïåêòðàìè èçëó÷åíèÿ. Ãàçîðàç-
ðÿäíûå ëàçåðû c àêòèâíûìè ñðåäàìè Ar+, Kr+, He�Se+
ðàáîòàþò, ïðåèìóùåñòâåííî, â âèäèìîé è ïðèëåãàþ-
ùèõ ê íåé îáëàñòÿõ ñïåêòðà. Çíà÷èòåëüíûé óðîâåíü
ìîùíîñòè òàêèõ ëàçåðîâ çà ñ÷åò ïîëèõðîìíîñòè óäà÷-
íî ñî÷åòàåòñÿ ñ ïðèñóùåé äëÿ ãàçîâûõ ëàçåðîâ âû-
ñîêîé ïðîñòðàíñòâåííîé îäíîðîäíîñòüþ âûõîäíîãî
èçëó÷åíèÿ. Ìíîãîëèíåéíûé ðåæèì ãåíåðàöèè äîñòè-
ãàåòñÿ â ñëó÷àå ïðèìåíåíèÿ øèðîêîïîëîñíûõ èíòåð-
ôåðåíöèîííûõ çåðêàë ñ ìàêñèìóìîì îòðàæåíèÿ íà
äëèíå âîëíû λ0, êîòîðàÿ ñîîòâåòñòâóåò ñåðåäèíå ñïåê-
òðàëüíîãî äèàïàçîíà ïîëèõðîìíîãî èçëó÷åíèÿ. Ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè ðåçîíàòîðíûõ èíòåðôåðåíöèîííûõ
çåðêàë ïðåèìóùåñòâåííî èñïîëüçóþò ÷èñëåííûå ìå-
òîäû [1], â êà÷åñòâå êîíòðîëèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ ñèí-
òåçèðîâàííûõ ïîêðûòèé èñïîëüçóþò êîýôôèöèåíòû
ïðîïóñêàíèÿ (èëè îòðàæåíèÿ) íà äëèíàõ âîëíû ëè-
íèé ãåíåðàöèè. Ïîëó÷åíèå ìàêñèìàëüíîé èíòåãðàëü-
íîé ìîùíîñòè â òàêèõ ëàçåðàõ âîçìîæíî ëèøü ïðè
óñëîâèè îáåñïå÷åíèÿ îïòèìàëüíûõ ðåæèìîâ ãåíåðà-
öèè äëÿ êàæäîãî ëàçåðíîãî ïåðåõîäà. Â òî æå âðåìÿ
èçâåñòíî, ÷òî äëÿ êàæäîé äëèíû âîëíû ñóùåñòâóåò
ñâîé êîýôôèöèåíò îïòèìàëüíîãî ïðîïóñêàíèÿ âûõîä-
íîãî çåðêàëà τi. Èñïîëüçîâàíèå æå øèðîêîïîëîñíûõ
èíòåðôåðåíöèîííûõ çåðêàë ñ ìàêñèìóìîì îòðàæå-
íèÿ â ñåðåäèíå ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà ïîëèõðîì-
íîãî èçëó÷åíèÿ íå îáåñïå÷èâàåò îïòèìàëüíîãî ïðî-
ïóñêàíèÿ äëÿ âñåõ äëèí âîëí. Êðîìå òîãî, äëÿ ìíî-
ãîëèíåéíûõ ëàçåðîâ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü òàêæå äè-
àïàçîííûå ñâîéñòâà èíòåðôåðåíöèîííûõ çåðêàë ñ òî÷-
êè çðåíèÿ ñóììàðíîãî ïîãëîùåíèÿ â ñòðóêòóðå ïî-
êðûòèÿ, êîòîðîå èìååò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå íà ðå-
çîíàíñíîé äëèíå âîëíû λ0, à ïðè îòêëîíåíèè îò íåå
íà 20�25% âîçðàñòàåò â äåñÿòêè ðàç (ðèñ. 1).
Èãíîðèðîâàíèå ñïåöèôè÷åñêîãî õàðàêòåðà ñïåêò-
ðàëüíîé çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ ðå-
àëüíûõ èíòåðôåðåíöèîííûõ çåðêàë â îáëàñòè âûñî-
êîãî îòðàæåíèÿ ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó ñíèæå-
íèþ èíòåãðàëüíîé ìîùíîñòè ìàëîìîùíûõ ëàçåðîâ è
âîçíèêíîâåíèþ âíóòðèðåçîíàòîðíûõ òåðìè÷åñêèõ
ýôôåêòîâ â ìîùíûõ ëàçåðàõ [2].
Òàêèì îáðàçîì, ïîèñê íîâûõ ïîäõîäîâ ïðè ïðî-
åêòèðîâàíèè ðåçîíàòîðíûõ çåðêàë ëàçåðîâ ñ øèðî-
êèì ñïåêòðîì èçëó÷åíèÿ ñ ó÷åòîì äèàïàçîííûõ
ñâîéñòâ èíòåðôåðåíöèîííûõ ñòðóêòóð ÿâëÿåòñÿ âåñü-
ìà àêòóàëüíûì. Òàê êàê ýôôåêò ïîãëîùåíèÿ â ïîêðû-
òèÿõ çåðêàë ïî-ðàçíîìó âëèÿåò íà õàðàêòåðèñòèêè âû-
õîäíîãî èçëó÷åíèÿ â ìàëîìîùíûõ è ìîùíûõ ëàçåðàõ,
òî êàæäûé èç ñëó÷àåâ ðàññìîòðèì îòäåëüíî.
Çåðêàëà ìàëîìîùíûõ ëàçåðîâ
Èçâåñòíî, ÷òî ìàêñèìàëüíàÿ ìîùíîñòü â ïîëè-
õðîìíûõ ëàçåðàõ, â êîòîðûõ óñèëåíèå íåçíà÷èòåëüíî
ïðåâûøàåò âíóòðèðåçîíàòîðíûå ïîòåðè, äîñòèãàåòñÿ
ïðè ñòðîãîì ñîáëþäåíèè ìàêñèìàëüíîãî îòðàæåíèÿ
îò «ãëóõîãî» è îïòèìàëüíîãî ïðîïóñêàíèÿ «âûõîä-
íîãî» çåðêàëà äëÿ êàæäîé äëèíû âîëíû èíòåãðàëü-
íîé ãåíåðàöèè. Çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà îïòèìàëüíî-
ãî ïðîïóñêàíèÿ âûõîäíîãî çåðêàëà çàâèñèò íå òîëüêî
îò êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ, íî è îò îáùèõ ïîòåðü â
ðåçîíàòîðå äëÿ äàííîé äëèíû âîëíû. Ñóùåñòâåííóþ
÷àñòü ýòèõ ïîòåðü ñîñòàâëÿåò ïîãëîùåíèå â ïîêðûòè-
ÿõ çåðêàë, âåëè÷èíà êîòîðîãî çàâèñèò îò ñòðóêòóðû
ïîêðûòèÿ è äëèíû âîëíû ãåíåðàöèè. Â ñâÿçè ñ ýòèì
ïðè ïðîåêòèðîâàíèè èíòåðôåðåíöèîííûõ çåðêàë íå-
îáõîäèìî îáåñïå÷èòü îïòèìàëüíîå ïðîïóñêàíèå è
ìèíèìàëüíîå ïîãëîùåíèå äëÿ êàæäîé äëèíû âîëíû.
Èñõîäÿ èç ýòîãî, ìîæíî îáåñïå÷èòü ïîëó÷åíèå ìàê-
Ê
îý
ô
ô
èö
èå
íò
ï
îã
ëî
ù
åí
èÿ
0,02
0,01
0
400 500 600 λ, íì
Ðèñ. 1. Ñïåêòðàëüíàÿ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ïîãëî-
ùåíèÿ ïÿòíàäöàòèñëîéíîãî èíòåðôåðåíöèîííîãî ïîêðû-
òèÿ ZrO2�SiO2 (λ0=500 íì)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 2
12
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ñèìàëüíîé èíòåãðàëüíîé ìîùíîñòè ìàëîìîùíûõ ëà-
çåðîâ, åñëè êîíñòðóêòèâíûå ïàðàìåòðû çåðêàë áóäóò
ñîîòâåòñòâîâàòü ìèíèìóìó öåëåâîé ôóíêöèè ñëåäó-
þùåãî âèäà:
äëÿ âûõîäíîãî çåðêàëà
( )2
0
1
2 ,
N
i i i
i
M G a
=
= − − τ − σ∑ (1)
äëÿ ãëóõîãî çåðêàëà
( )2
1
,
N
i
i
M a
=
= + σ∑ (2)
Õàðàêòåðíûìè ïðåäñòàâèòåëÿìè ìàëîìîùíûõ ïî-
ëèõðîìíûõ ëàçåðîâ ÿâëÿþòñÿ ìàëîãàáàðèòíûå Ar+-
ëàçåðû ñ âîçäóøíûì îõëàæäåíèåì. Äëèíà ðàçðÿä-
íîãî ïðîìåæóòêà â íèõ íå ïðåâûøàåò 150 ìì (äèà-
ìåòð ðàçðÿäíîãî êàíàëà d≤1 ìì), òîê ðàçðÿäà � äî
10 À.  ìîäåëÿõ òàêèõ ëàçåðîâ ðåàëèçóþòñÿ ÷åòûðå
ëèíèè ãåíåðàöèè èçëó÷åíèÿ âèäèìîãî äèàïàçîíà ñ
äëèíîé âîëíû λ1=476,5 íì; λ2=488 íì; λ3=496,5 íì;
λ4=514,5 íì. Êîíñòàíòû, êîòîðûå îïðåäåëÿþò âåëè-
÷èíû G0i äëÿ ëàçåðíûõ ïåðåõîäîâ èîíèçèðîâàííîãî
àðãîíà, èññëåäîâàíû è îïðåäåëåíû ñ äîñòàòî÷íîé òî÷-
íîñòüþ [3]. Êîýôôèöèåíòû îïòèìàëüíîãî ïðîïóñêà-
íèÿ âûõîäíîãî çåðêàëà äëÿ äàííûõ äëèí âîëí áûëè
îïðåäåëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíî ìåòîäîì êàëèáðîâàí-
íûõ ïîòåðü è ñîîòâåòñòâóþò çíà÷åíèÿì τ1=0,5�3%,
τ2=2�4%, τ3=0,5�1,5%, τ4=1�2%. Ïðè ðàçðàáîòêå
àëãîðèòìà ÷èñëåííîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ çåðêàë ìû
èñõîäèëè èç óñëîâèé èõ òåõíîëîãè÷íîñòè, è ïîýòîìó
â êà÷åñòâå ïðîåêòíûõ ïàðàìåòðîâ áûëè èñïîëüçîâà-
íû îïòè÷åñêèå òîëùèíû ñëîåâ. Ïëåíêîîáðàçóþùèå
ìàòåðèàëû ñëîåâ ïðè ýòîì âûáèðàëèñü èç ïåðå÷íÿ èñ-
ïîëüçóåìûõ â ñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå ZnS, MgF2,
Na3AlF6, ZrO2, HfO2, SiO2. Ïðîãðàììà ñèíòåçà áûëà
ðåàëèçîâàíà íà áàçå ïðîãðàììíîãî ïðîäóêòà Visual
Micro Films. Çíà÷åíèå σ äëÿ äàííîãî äèàïàçîíà èçëó-
÷åíèÿ ïðèíèìàëîñü ðàâíûì 0,2%. Ïðîåêòèðîâàíèå
èíòåðôåðåíöèîííûõ ïîêðûòèé ïðîâîäèëîñü ïóòåì
ïîäáîðà òîëùèíû êàæäîãî ñëîÿ ïîêðûòèÿ, ïðè ýòîì
ó÷èòûâàëèñü äèñïåðñèè ïîêàçàòåëåé ïðåëîìëåíèÿ ï
è ïîãëîùåíèÿ k òîíêîïëåíî÷íûõ ìàòåðèàëîâ [4]
2 2 2
2 2
2 2 2 2
( )
( ) ( ) ,
( )
b c
n a k
c d
λ λ −λ = + λ +
λ − + λ (3)
3
2 2 2 2
1
( ) ,
2 ( ) ( )
bd
k
n c d
λλ =
λ λ − + λ (4)
ãäå à, b, c è d � îïòè÷åñêèå êîíñòàíòû, çàâèñÿùèå îò
ñòðóêòóðû ìàòåðèàëà. Èõ çíà÷åíèÿ äëÿ âûáðàííûõ ìà-
òåðèàëîâ îïðåäåëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíî â [4].
Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè ïîêàçàòåëÿ
ïðåëîìëåíèÿ (1) è ïîêàçàòåëÿ ïîãëîùåíèÿ (2) ìàòå-
ðèàëà ZrO2. Ðåçóëüòàòû ñèíòåçà ïîêàçàëè, ÷òî ìèíè-
ìàëüíûõ çíà÷åíèé öåëåâûõ ôóíêöèé (1) è (2) óäàåòñÿ
äîñòè÷ü äëÿ ïàð ìàòåðèàëîâ ZrO2�SiO2 è HfO2�SiO2.
 òàáë. 1 ïðèâåäåíû ñòðóêòóðû îïòèìàëüíûõ ñèíòå-
çèðîâàííûõ ïîêðûòèé «ãëóõîãî» è «âûõîäíîãî» çåð-
êàë äëÿ ðåçîíàíñíîé äëèíû âîëíû λ0=510 íì.
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðè-
ñòèêè ïðîïóñêàíèÿ è ïîãëîùåíèÿ ñèíòåçèðîâàííîãî
âûõîäíîãî çåðêàëà S0(0,7B; 1,3H)70,7B. Çåðêàëà èç-
ãîòîâëåíû ïî ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé âàêóóìíîé òåõíî-
ëîãèè [5].
Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé çåðêàë â îòêðûòûõ ðåçîíà-
òîðàõ áûëè óñðåäíåíû ïî òðåì ïàðàì êàæäîãî èç òè-
ïîâ çåðêàë íå ìåíåå ÷åì íà òðåõ àêòèâíûõ ýëåìåíòàõ
è ïðèâåäåíû â òàáë. 2.
Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé ïîêàçàëè óâåëè÷åíèå èíòåã-
ðàëüíîé ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ñèí-
òåçèðîâàííûõ çåðêàë â ñðåäíåì íà 50%, ÷òî ñâèäå-
òåëüñòâóåò î ïðàâèëüíîñòè è ýôôåêòèâíîñòè âûáðàí-
ãäå G0i �
ài è τi �
σ �
N �
íåíàñûùåííûé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ i-ãî ëàçåðíîãî
ïåðåõîäà;
ñîîòâåòñòâåííî êîýôôèöèåíòû ïîãëîùåíèÿ è ïðîïóñ-
êàíèÿ çåðêàëà äëÿ i-ãî ïåðåõîäà;
ñëàáîäèñïåðñèîííàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ âíóòðèðåçîíàòîð-
íûõ ïîòåðü (ðàññåÿíèå ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ);
êîëè÷åñòâî ëàçåðíûõ ïåðåõîäîâ.
2,04
2,00
1,96
1,92
0,012
0,008
0,004
0Ï
îê
àç
àò
åë
ü
ïð
åë
îì
ëå
íè
ÿ
Ï
îê
àç
àò
åë
ü
ïî
ãë
îù
åí
èÿ
400 600 800 1000
Äëèíà âîëíû, íì
1
2
Ðèñ. 2. Äèñïåðñèîííûå çàâèñèìîñòè òîíêîïëåíî÷íîãî
ìàòåðèàëà ZrO2
Òèï çåðêàëà
Òîíêîïëåíî÷íàÿ
ñòðóêòóðà
Ìàòåðèàë
Â
Ìàòåðèàë
Í
Âûõîäíîå S0(0,7B; 1,3H)70,7B ZrO2 SiO2
Ãëóõîå S0(0,7B; 1,3H)130,7B ZrO2 SiO2
Âûõîäíîå S0(0,7B; 1,3H)70,7B HfO2 SiO2
Ãëóõîå S0(0,7B; 1,3H)130,7B HfO2 SiO2
Òàáëèöà 1
Ñðóêòóðû ñèíòåçèðîâàííûõ ïîêðûòèé
Ê
îý
ô
ô
èö
èå
íò
ï
ðî
ïó
ñê
àí
èÿ
0,8
0,4
0
Ê
îý
ô
ô
èö
èå
íò
ï
îã
ëî
ù
åí
èÿ
0,04
0,02
0
400 500 600
Äëèíà âîëíû, íì
1
2
Ðèñ. 3. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðîïóñêàíèÿ (1) è
ïîãëîùåíèÿ (2) ñèíòåçèðîâàííîãî âûõîäíîãî çåðêàëà
S0(0,7B; 1,3H)70,7B
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 2
13
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
íîãî ïóòè óëó÷øåíèÿ îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê âû-
õîäíîãî èçëó÷åíèÿ ìàëîìîùíûõ ïîëèõðîìíûõ àðãî-
íîâûõ ëàçåðîâ.
Çåðêàëà ìîùíûõ ëàçåðîâ
Åñëè â ìàëîìîùíûõ ïîëèõðîìíûõ ëàçåðàõ ïîãëî-
ùåíèå â çåðêàëàõ ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëÿþùèì ñ òî÷êè
çðåíèÿ ïîëó÷åíèÿ ìàêñèìàëüíîé âûõîäíîé ìîùíîñ-
òè èçëó÷åíèÿ, òî â ìîùíûõ ëàçåðàõ, â êîòîðûõ óñè-
ëåíèå çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ïîòåðè, ïîãëîùåíèåì
â çåðêàëàõ îïðåäåëÿþòñÿ òåðìîîïòè÷åñêèå âíóòðèðå-
çîíàòîðíûå ïðîöåññû [2]. Åäèíñòâåííûì ýôôåêòèâ-
íûì ñïîñîáîì ìèíèìèçàöèè òåïëîâûõ ïîòåðü äî íå-
äàâíåãî âðåìåíè áûëî èñïîëüçîâàíèå â ëàçåðíîì ïðî-
èçâîäñòâå â êà÷åñòâå ìàòåðèàëà ïîäëîæåê çåðêàë
êâàðöåâîãî îïòè÷åñêîãî ñòåêëà. Íèçêîå çíà÷åíèå
ÒÊËÐ ñòåêîë ìàðîê ÊÓ-1,2 è ÊÂ îáóñëàâëèâàåò ìè-
íèìàëüíûå òåðìîäåôîðìàöèè ðàáî÷èõ ïîâåðõíîñòåé
çåðêàë. Îäíàêî ñîçäàíèå òåðìîñîãëàñîâàííûõ äîë-
ãîâå÷íûõ âàêóóìíîïëîòíûõ óçëîâ ýëåìåíòîâ êîíñò-
ðóêöèè ìîùíûõ ãàçîâûõ ëàçåðîâ íà îñíîâå êâàðöå-
âîé îïòèêè è ñåãîäíÿ îñòàåòñÿ äîñòàòî÷íî ñëîæíûì.
Õîðîøèì ðåøåíèåì ïðîáëåìû ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâà-
íèå ïîäëîæåê çåðêàë èç îïòè÷åñêîãî áåñöâåòíîãî
ñòåêëà è ìèíèìèçàöèè ïðè ýòîì ïîãëîùåííîé ìîù-
íîñòè â çåðêàëüíûõ ïîêðûòèÿõ. Èñõîäÿ èç ýòîãî, òîí-
êîïëåíî÷íàÿ ñòðóêòóðà, íà íàø âçãëÿä, äîëæíà îïðå-
äåëÿòüñÿ ìèíèìóìîì îöåíî÷íîãî ôóíêöèîíàëà
2
0
1
1 ,
N
i
i i
i i i
G
M b a
a=
= − τ +
∑ (5)
ãäå bi � ïàðàìåòð íàñûùåíèÿ äëÿ i-ãî ëàçåðíîãî ïå-
ðåõîäà.
Ïðè ìèíèìàëüíîì çíà÷åíèè ôóíêöèîíàëà (5) îáåñ-
ïå÷èâàåòñÿ ìèíèìàëüíîå òåðìè÷åñêîå âëèÿíèå âíóò-
ðèðåçîíàòîðíîãî èçëó÷åíèÿ íà õàðàêòåðèñòèêè ðåçî-
íàòîðà.
Èñõîäÿ èç êîíñòàíò, êîòîðûå îïðåäåëÿþò îñîáåí-
íîñòè ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ â ìîäåëÿõ ëàçåðîâ òèïà
ËÃÍ-402, 404, 406, 502, áûëè ñèíòåçèðîâàíû èíòåð-
ôåðåíöèîííûå ñòðóêòóðû ðåçîíàòîðíûõ çåðêàë. Ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè äëÿ îñíîâíûõ ëàçåðíûõ ïåðåõîäîâ
Ar+ çíà÷åíèÿ τi áûëè îïðåäåëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíî:
äëÿ 476,5 íì � 2�6%, äëÿ 488,0 íì � 4�8%, äëÿ
496,5 íì � 2�4%, äëÿ 514,5 íì � 2�4%.  êà÷å-
ñòâå ïðîåêòíûõ ïàðàìåòðîâ â äàííîì ñëó÷àå âûáðà-
íû îïòè÷åñêèå òîëùèíû ñëîåâ èíòåðôåðåíöèîííûõ
ïîêðûòèé. Ðåçóëüòàòû ñèíòåçà äëÿ ðåçîíàíñíîé äëè-
íû âîëíû λ0=510 íì ïðèâåäåíû â òàáë. 3.
Çåðêàëà ñ òîíêîïëåíî÷íûìè ñòðóêòóðàìè, ïðèâå-
äåííûìè â òàáë. 3, êàê è çåðêàëà ìàëîìîùíûõ ëàçå-
Òèï àêòèâíîãî
ýëåìåíòà
Äëèíà ðàçðÿäíîãî
ïðîìåæóòêà, ìì
Äèàìåòð
ðàçðÿäíîãî
êàíàëà, ìì
Òîê
ðàçðÿäà, À
Ïàñïîðòíîå çíà÷åíèå
èíòåãðàëüíîé
ìîùíîñòè, ìÂò
Äîñòèãíóòîå çíà÷åíèå
èíòåãðàëüíîé
ìîùíîñòè, ìÂò
Ìîäåëü 001
(«Ìèöåëëà»)
150±1 1�0,1 10 50 75
Ìîäåëü 002
(«Ìàãíóì»)
100±1 1�0,1 8 25 38
Òàáëèöà 2
Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé ñèíòåçèðîâàííûõ çåðêàë
ðîâ, èçãîòàâëèâàëèñü ïî âàêóóìíîé òåõíîëîãèè ýëåê-
òðîííî-ëó÷åâîãî îñàæäåíèÿ òîíêèõ ïëåíîê. Ðàñïû-
ëåíèå ìàòåðèàëîâ ZrO2, HfO2, SiO2 ïðîâîäèëîñü íà
óñòàíîâêå ÂÓ-2Ì. Îñîáåííûå òåõíîëîãè÷åñêèå ðå-
æèìû îñàæäåíèÿ è ïîñëåäóþùàÿ îáðàáîòêà çåðêàë,
îòëè÷íûå îò òèïîâîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, â
äàííîì ñëó÷àå íå èñïîëüçîâàëèñü. Ñ ïîëó÷åííûìè
çåðêàëàìè îïòè÷åñêèõ ðåçîíàòîðîâ áûëè èçãîòîâëå-
íû àêòèâíûå ýëåìåíòû èîííûõ ëàçåðîâ òèïà ÃË-303.
Ñòåíäîâûå èñïûòàíèÿ ëàçåðîâ ñ äàííûìè àêòèâíûìè
ýëåìåíòàìè ïîêàçàëè ïîëíîå ñîîòâåòñòâèå ïðîñòðàí-
ñòâåííûõ è âðåìåííûõ õàðàêòåðèñòèê âûõîäíîãî èç-
ëó÷åíèÿ òåõíè÷åñêèì óñëîâèÿì ïðè óâåëè÷åíèè âû-
õîäíîé ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ â ñðåäíåì íà 20%.
***
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåííûé ñïîñîá ïðîåêòè-
ðîâàíèÿ çåðêàë ïîëèõðîìíûõ ëàçåðîâ ïîçâîëÿåò ñó-
ùåñòâåííî óâåëè÷èòü èíòåãðàëüíóþ ìîùíîñòü èçëó-
÷åíèÿ, à òàêæå óìåíüøèòü òåïëîâûå ïîòåðè â ðåçîíà-
òîðàõ ìîùíûõ ëàçåðîâ. Ðàçðàáîòêà òàêèõ çåðêàë ïî-
ëîæèëà íà÷àëî ñåðèè ðàáîò ïî ñîçäàíèþ àêòèâíûõ
ýëåìåíòîâ ñ áåñêëååâûìè âàêóóìíîïëîòíûìè ñîåäè-
íåíèÿìè, ÷òî ïîçâîëèò ïðîâîäèòü òåðìîäåãàçèðîâà-
íèå àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ íà ñòàäèè âàêóóìèðîâàíèÿ,
à ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, îáåñïå÷èò äîñòèæåíèå àáñî-
ëþòíî äðóãèõ, áîëåå âûñîêèõ ïàðàìåòðîâ íàäåæíî-
ñòè ïîëèõðîìíûõ ãàçîðàçðÿäíûõ ëàçåðîâ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Áîíäàð÷óê ß. Ì., Äîâãèé ß. Î. Òåîðåòè÷í³ é òåõíîëîã³÷í³
àñïåêòè ñèíòåçó ëàçåðíèõ äçåðêàë// Ô³çèêà ³ õ³ì³ÿ òâåðäîãî ò³ëà.�
2002.� Ò. 3, ¹ 2.� Ñ. 199�214.
2. Áîíäàð÷óê ß. Ì., Ïåòðîâñüêà Ã. À. Ïðîåêòóâàííÿ îïòè÷-
íèõ ðåçîíàòîð³â ïîòóæíèõ íåïåðåðâíèõ ëàçåð³â// ³ñíèê ÍÓ
«Ëüâ³âñüêà ïîë³òåõí³êà», ñåð³ÿ Åëåêòðîí³êà.� 2002.� ¹ 455.�
Ñ. 60�64.
3. Ñïðàâî÷íèê ïî ëàçåðàì. Ò. 1 / Ïîä ðåä. À. Ì. Ïðîõîðîâà.�
Ì.: Ñîâ. ðàäèî, 1981.
4. Ïåòðîâñüêà Ã. À., Ðåäüêî Ò. À. Ìåòîä îïòèì³çàö³¿ äèñïåð-
ñ³éíèõ õàðàêòåðèñòèê òîíêîïë³âêîâèõ îïòè÷íèõ ìàòåð³àë³â // ³ñíèê
ÍÓ «Ëüâ³âñüêà ïîë³òåõí³êà», ñåð³ÿ Åëåêòðîí³êà.� 2002.� ¹ 455.�
Ñ. 39�44.
5. Áîíäàð÷óê ß. Ì. Òåõíîëîã³ÿ ³ îáðîáêà îïòè÷íèõ ìàòåð³-
àë³â.� Ëüâ³â: ˳ãà-Ïðåñ, 2001.
Òèï çåðêàëà
Òîíêîïëåíî÷íàÿ
ñòðóêòóðà
Ìàòåðèàë
Â
Ìàòåðèàë
Í
Âûõîäíîå S0(0,7B; 1,3H)60,7B ZrO2 SiO2
Ãëóõîå S0(0,7B; 1,3H)110,7B ZrO2 SiO2
Âûõîäíîå S0(0,8B; 1,2H)60,8B HfO2 SiO2
Ãëóõîå S0(0,8B; 1,2H)110,8B HfO2 SiO2
Òàáëèöà 3
Ñðóêòóðû ñèíòåçèðîâàííûõ ïîêðûòèé
|