حساسیت تنظیم
تعریف: حساسیت یک لیزر، یک مشدد اپتیکی یا سایر ابزارها نسبت به عدم تنظیم شدگی
هنگامی که یکی از اجزای لیزر تنظیم نشده باشد، عملکرد لیزر بشدت آسیب میبیند. اثرات خرابی عموما شامل کاهش در توان خروجی، بد شدن کیفیت باریکه و افزایش نویز لیزری است که همه اینها مستقل از یک مکان تعریف شده یا راستای خاص برای باریکه است که می تواند در کاربرد آن تاثیر بگذارد.
نامیزانی[۱] فقط ناشی از جابجایی المانهای اپتیکی نیست، بلکه استرس مکانیکی که به ماژول لیزر اعمال می شود و یا اثرات حرارتی نیز میتوانند موجب این اثر می شوند. اثرات حرارتی با تغییر دمای آزمایشگاه یا حرارتی که خود اجزای لیزر ایجاد میکنند در ارتباط است. در لیزرهای توان بالا، کافی است که جزئی از نوری که با یک آینه بسیار بازتابان انتقال داده میشود به نگهدارنده یک آینه دیگر برخورد کند. گرمای حاصل در اثر برخورد به نگهدارنده موجب مقداری خمیدگی از طریق انبساط حرارتی میشود. این اثر موجب تنزل عملکرد لیزر طی چند دقیقه خواهد شد.
در لیزرهای حالت جامد، اثر نامیزانی اغلب مربوط به شیفت مکانی باریکه در مشدد لیزری است. مکان باریکه میتواند متاثر از موقعیت زاویهای هر یک از المانهای اپتیکی باشد، بخصوص با مایل بودن آینهها. علاوه بر این نامیزانی میتواند ناشی از تغییر در موقعیت باریکه دمش باشد زیرا این مساله موجب عدم تقارن در لنز حرارتی میشود. چنین عدم تقارنی موجب کج شدن باریکه لیزری درون کاواک میشود. بهره بالا نیز باریکه را تحت تأثیر قرار میدهد.
تعریف: حساسیت یک لیزر، یک مشدد اپتیکی یا سایر ابزارها نسبت به عدم تنظیم شدگی
هنگامی که یکی از اجزای لیزر تنظیم نشده باشد، عملکرد لیزر بشدت آسیب میبیند. اثرات خرابی عموما شامل کاهش در توان خروجی، بد شدن کیفیت باریکه و افزایش نویز لیزری است که همه اینها مستقل از یک مکان تعریف شده یا راستای خاص برای باریکه است که می تواند در کاربرد آن تاثیر بگذارد.
نامیزانی[۱] فقط ناشی از جابجایی المانهای اپتیکی نیست، بلکه استرس مکانیکی که به ماژول لیزر اعمال می شود و یا اثرات حرارتی نیز میتوانند موجب این اثر می شوند. اثرات حرارتی با تغییر دمای آزمایشگاه یا حرارتی که خود اجزای لیزر ایجاد میکنند در ارتباط است. در لیزرهای توان بالا، کافی است که جزئی از نوری که با یک آینه بسیار بازتابان انتقال داده میشود به نگهدارنده یک آینه دیگر برخورد کند. گرمای حاصل در اثر برخورد به نگهدارنده موجب مقداری خمیدگی از طریق انبساط حرارتی میشود. این اثر موجب تنزل عملکرد لیزر طی چند دقیقه خواهد شد.
در لیزرهای حالت جامد، اثر نامیزانی اغلب مربوط به شیفت مکانی باریکه در مشدد لیزری است. مکان باریکه میتواند متاثر از موقعیت زاویهای هر یک از المانهای اپتیکی باشد، بخصوص با مایل بودن آینهها. علاوه بر این نامیزانی میتواند ناشی از تغییر در موقعیت باریکه دمش باشد زیرا این مساله موجب عدم تقارن در لنز حرارتی میشود. چنین عدم تقارنی موجب کج شدن باریکه لیزری درون کاواک میشود. بهره بالا نیز باریکه را تحت تأثیر قرار میدهد.
شکل ۱: ناحیه پایداری یک مشدد لیزری با تغییرات دیوپتر حرارتی. خطوط پر شعاع باریکه را در نقاط مختلف نشان میدهند، و منحنی خط چین افست افقی باریکه در کریستال لیزری را نشان میدهد وقتی که آینه خروجی ۱ mrad چرخیده باشد. حساسیت تنظیم پذیری درسمت چپ لبه پایداری واگرا شده و در ناحیه پایداری Iبسیار کوچکتر است.
یک راه مستقیم برای کاهش اثر نامیزانی استفاده از مکانیک دقیق برای تنظیم و یک چیدمان بسیار پایدار که شامل یک پایه صلب برای لیزر است. این مساله مهمی است که بدانیم حساسیت مشدد لیزری برخلاف نامیزانی، بشدت وابسته به طراحی مشدد است. به خصوص برای یک مشدد پایدار وابسته به این است که در کدام ناحیه پایداری قرار بگیرد: ناحیه I براساس فرمالیزم Magni، می تواند از نظر مقداری بهتر از ناحیه II(شکل ۱) باشد. حساسیت تنظیم حتی در لبه های ناحیه II واگرا می شود. بوضوح عمل کردن لیزر در این نقطه مناسب نخواهد بود، اما جون بسیاری از مشددها بدون آگاهی از این مساله طراحی میشوند این اتفاق رخ میدهد.
در نهایت، یک تنظیم حساس ناشی از یک طراحی ضعیف مدTEM00لیزر که کمی نامیزان بشود موجب پیدایش مدهای مرتبه بالاتر خواهد شد. جدای ازیک طراحی خوب برای مشدد، بررسی دقیق پروفایل شدت دمش در هر مرحله یک اندازهگیری سخت خواهد بود.
مشددهای با مد پایه بزرگ اغلب نسبت به نامیزانی حساس است. در این عملکرد، یک راه حل استفاده از مشدد ناپایدار است. نامیزانی اغلب یک وجه دینامیکی دارد: ارتعاشات مکانیکی آینهها را میتوان به نوسانات نقطهای باریکه[۲] برای باریکه خروجی تعریف کرد، طراحی مشددمقدار بزرگی این اثر را تعیین میکند. بنابراین بهینه کردن طراحی برای حساسیت نامیزانی کم میتواند پایداری خوب را موجب شود.
تعدادی مبادله در طراحی مشددبین سایز بزرگ مدی و حساسیت کم تنظیم شدگی ، یا ناحیه عملکرد I و برخی ویژگی های خاص دیگر وجود دارد. بنابراین یک مشدد خوب احتیاج به راه جامع که همه نیازمندی ها را دربر بگیرد تا یک ارتباط خوب برای ویژگی های مشدد پیدا شود. اگر چه این کار سختی است، اما بسیار ارزشمند است زیرا تفاوت بزرگی در عملکرد لیزر ایجاد میکند. تغییر از نوع II به نوع Iمشدد می تواند تنظیم را بسیار آسان تر بکند و توان خروجی بیشتر با پایداری بهتر بدست بیاید. حتی اگر سایز مدی در محیط بهره اصلاح نشده باشد. می توان زمان آماده سازی[۳] لیزر را با بهینه کردن طراحی کوتاه کرد.