تجويف رنين غير مستقر

تعريف:
بالنسبة لأجهزة الرنين البصرية ذات إزاحة شعاع جانبي غير مستقرة ديناميكيًا.

وفقًا لتفاصيل التصميم ، فإن أجهزة الرنين البصرية إما مستقرة أو غير مستقرة لتعويض الشعاع الجانبي. إذا كان تجويف الرنين مستقرًا ، فإن أي أشعة هندسية ذات نزوح جانبي أو زاوية ليست كبيرة جدًا ستبقى في النظام وتتحرك ذهابًا وإيابًا. بالنسبة لتجاويف الرنين غير المستقرة، سيخرج هذا الضوء في النهاية.  
خصائص أوضاع تجويف الرنين تختلف بشكل كبير بين الظروف المستقرة وغير المستقرة. تجويفات الرنين غير المستقرة لها بعض الخصائص الخاصة:

1. الأنماط عادة ما يكون لها خسائر انحراف قوية (مع كل رحلة ذهاب وإياب).50%أو أعلى).  
2. فقدان الانحراف في أوضاع الدرجة العليا أعلى. هذا التعرف على الأنماط الجوهرية يسهل تحقيق تشغيل وضع جانبي واحد للليزر.  
3. خصوصا في حالة الانحراف في الحافة الصلبة من تجويف الرنين ، فإن القطع العرضي للوضع العرضي معقد جدا وعادة ما يكون له هيكل على شكل حلقة. في هذه المرحلة، يمكن استخدام الأساليب العددية فقط لحساب المقطع العرضي للنموذج. في بعض تجويفات الرنين مع فتحات ناعمة (كما هو مبين أدناه) ، يمكن تقدير خصائص وضعها من خلال الأساليب التحليلية.  
4. في تجويف الرنين الخطي غير المستقر ، لا تتزامن الجبهات الموجية للشعاعين المتعارضين مع بعضهما البعض ، وبالتالي لا تتطابق أسطح المرايا النهائية.  

عدم الاستقرار لا يعني أن هذا التجويف الرنين أقل قوة من تجويف الرنين المستقر. على العكس من ذلك ، فإن حساسية محاذاة تجويف الرنين غير المستقر أقل من حساسية تجويف الرنين المستقر ، وقد حقق استخدام تجويف الرنين غير المستقر ليزر قوي جدا عالية الطاقة.  

اقتران الناتج من تجويف الرنين الليزري غير المستقر 
عادة ، يتم استخدام فقدان الانحراف من أجهزة الرنين الليزرية غير المستقرة كمخرج ليزر مفيد. المربط المخرج هو مرآة ليزر شائعة ، حيث يتجاوز توزيع الحقل حافة المرآة ، لذلك يمكن أن يمر بعض الضوء عبر المرآة والخروج (كما هو مبين في الشكل)واحد）. على الرغم من وجود ثقب في المنطقة القريبة من الحقل من المقطع العرضي للشعاع المخرج ، إلا أن زاوية اختلاف الشعاع صغيرة جداً. لذلك ، فإن نوعية شعاع هذا الليزر عالي الطاقة باستخدام تجويف رنين غير مستقر أعلى من نوعية استخدام تجويف رنين مستقر ، خاصة عندما تكون خسارة الانحراف كبيرة والثقب صغير جداً.  

 

صورةواحدتجويف الرنين الليزري غير المستقر مع اقتران المخرج في عاكس الحافة الصلبة.  
 

صورةاثنينتجويف الرنين الليزري غير المستقر مع اقتران المخرج في مرآة الكشط. إذا استخدمت مرآة كاشحة (كما هو مبين في الشكل)اثنينمرآة مائلة مع ثقوب بيضاوية، والتي يمكن“كشط قبالة”بعض أشعة الضوء تتحرك ذهابا وإيابا داخل التجويف.  
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام مرآة انعكاس متغيرة ، حيث تنخفض الانعكاس مع زيادة المسافة من محور الشعاع ، عادة وفقًا للمعادلات الغاوسية أو الغاوسية الفائقة. ويمكن لهذا المخطط تجنب الهيكل الدائري للقطع العرضي النموذجي لحزم الخروج القريب من المجال وعادة ما يكون مناسبا للحصول على شعاع عالية الجودة.  
في بعض الأحيان، يكون تجويف الرنين مستقرا في اتجاه واحد وغير مستقر في الاتجاه الآخر. عادة ما يستخدم هذا التجويف الرنين الهجين في الحزم ذات البيضاوية العالية.  

مزايا وقيود أجهزة الرنين الليزرية غير المستقرة 
معظم أجهزة الرنين الليزرية مستقرة، ولكن أجهزة الرنين غير المستقرة لها مزايا كبيرة في حالات معينة. خصوصا، فإنه يمكن الحصول على شعاع الليزر عالية الطاقة جدا مع جودة شعاع عالية. المشكلة الشائعة في تثبيت تجويف الرنين في هذه الحالة هي عدم القدرة على تحقيق وضع تجويف الرنين الأساسي الكبير بما فيه الكفاية ، أو حساسية هذا الوضع للعدسات الحرارية وخطأ التوازن. يمثل الوضع الأساسي للتجويف الرنيني غير المستقر نسبة كبيرة ، والربح الصافي أكبر بكثير من أوضاع الترتيب العالي. بالإضافة إلى ذلك ، فهي ليست حساسة لعدم التوازن. ومع ذلك، لا ينطبق هذا المبدأ إلا عندما يمكن لوسيط المكسب توفير مكاسب كافية. في فلاش النبض أو ضخ الديودياغهذا هو الحال في الليزر الغازي المعدني، الليزر excimer، والليزر الكيميائي. ومع ذلك ، يمكن أن يكون تطبيقه على الليزرات ذات المكاسب المنخفضة ، مثل الليزرات ذات ثاني أكسيد الكربون أو الليزرات ذات الحالة الصلبة المضخة من مصباح الموجة المستمرة ، تحديا وعادة ما يؤدي إلى جودة شعاع منخفضة.