Оптический резонатор

Лазерная генерация начинается со спонтанного испускания света.

Каждый самопроизвольно появившийся фотон энергии Е₁ ® Е₀, может вызвать в инвертированной активной среде множество вынужденных переходов Е₁ ® Е₀. В результате появляется лавина вторичных фотонов, находящихся в том же состоянии, что первичный "спонтанный" фотон.

Однако спонтанно испускаются фотоны независимым образом в самых разных направлениях. Следовательно, в разных направлениях будут перемещаться и вынужденные ими фотоны. Такое излучение нельзя назвать когерентным. Необходимо упорядочить лавину фотонов, то есть из большого числа фотонов выделить фотоны одного состояния, а остальные фотоны удалить из процесса. Эту задачу и решает оптический резонатор.

В простейших случаях, резонатор - пара зеркал на общей оптической оси с активной средой (на торцах). Одно из зеркал (выходное) может быть полупрозрачным. Через него из резонатора лазера выходит излучение.

Спонтанные фотоны, двигающиеся в направлении оптической оси, проходят в активной среде достаточно длинный путь, который увеличивается вследствие отражения от зеркал резонатора. Взаимодействуя с возбужденными активными центрами, эти фотоны способствуют появлению мощной лавины вынужденно испущенных фотонов, которая и образует лазерный луч. Фотоны, которые двигаются в других направлениях, пройдут через активную среду сравнительно короткий путь и «выйдут из игры» (рис.4)

Рисунок 4. Действие резонатора.

Таким образом, резонатор выполняет две функции: усиливает индуцированное излучение и формирует лазерный луч, в котором все фотоны двигаются в одном направлении.