المرنانات البصرية وأنماط التجويف
يحصر المرنان البصري الضوء بين المرايا، ويدعم أنماطًا طولية وعرضية منفصلة تشكل طيف الليزر وحزمته.
Definition
ترتيب للمرايا يحبس الضوء في موجات راكدة أو متداولة، ويدعم مجموعة منفصلة من الأنماط الطولية والعرضية الرنانة التي تتميز بتردداتها وملفاتها المكانية وخسائرها.
Scope
يغطي هذا الموضوع التجاويف البصرية التي توفر تغذية راجعة في الليزر وتعمل كمرشحات طيفية. ويشمل مرنانات فابري-بيرو والمركزية، والأنماط الطولية التي تحددها حالة الطور للرحلة ذهابًا وإيابًا ومسافاتها البينية، والأنماط العرضية وملفاتها الجاوسية والهرمايت-جاوسية، وشرط الاستقرار للتجاويف ذات المرآتين، وعامل الجودة وعمر الفوتون، والدقة والمدى الطيفي الحر، والعلاقة بين خسائر المرنان وعرض خط الليزر. ويوضح كيف يحدد التجويف الترددات والأنماط المكانية التي تتذبذب.
Core questions
- ما هي الترددات والأنماط المكانية التي يمكن أن ترن في تجويف معين؟
- ما هي الشروط التي تجعل المرنان ذو المرآتين مستقرًا؟
- كيف تميز الدقة وعامل الجودة وعمر الفوتون المرنان؟
- كيف يختار المرنان الأنماط الطولية والعرضية لليزر؟
Key concepts
- مرنان فابري-بيرو
- الأنماط الطولية
- الأنماط العرضية
- المدى الطيفي الحر
- الدقة
- عامل الجودة
- شرط استقرار التجويف
- عمر الفوتون
Key theories
- الأنماط الطولية وشرط الرنين
- فقط الأطوال الموجية التي يكون فيها المسار البصري ذهابًا وإيابًا عددًا صحيحًا من الأطوال الموجية هي التي ترن، مما يعطي مشطًا من الأنماط الطولية التي تحدد مسافتها البينية بطول التجويف.
- الأنماط العرضية واستقرار التجويف
- يشكل المجال العرضي أنماطًا جاوسية وأنماط هيرمايت-جاوسية أو لاجير-جاوسية من رتب أعلى؛ يدعم التجويف ذو المرآتين أنماطًا محصورة مستقرة فقط عندما تلبي انحناءات مراياه ومسافتها البينية شرط استقرار المرنان.
Clinical relevance
يحدد تصميم المرنان الطول الموجي وعرض الخط وجودة حزمة الليزر الطبية والتشخيصية، وتعمل التجاويف البصرية عالية الدقة كعناصر انتقائية للتردد في أجهزة الاستشعار الطيفية المستخدمة لتحليل التنفس والدم.
History
أصبح مقياس تداخل فابري-بيرو في تسعينيات القرن التاسع عشر النموذج الأولي للمرنان البصري. وعندما اقترح شاولاو وتاونز الليزر البصري في عام 1958، كانت الخطوة الرئيسية التي تجاوزت الميزر هي استخدام تجويف مرآة مفتوح كهذا لتوفير التغذية الراجعة واختيار الأنماط عند الأطوال الموجية البصرية.
Key figures
- Charles Fabry
- Alfred Perot
- Arthur L. Schawlow
Related topics
Seminal works
- siegman1986
- salehteich2019
Frequently asked questions
- ما الذي يحدد المسافة بين الأنماط الطولية لليزر؟
- تساوي المسافة بالتردد سرعة الضوء مقسومة على ضعف طول التجويف البصري، لذا فإن التجاويف الأطول تحتوي على أنماط متقاربة أكثر.
- لماذا يجب أن يكون تجويف الليزر مستقرًا؟
- في المرنان المستقر، ترتد الأشعة ذهابًا وإيابًا دون أن تبتعد عن المرايا، بحيث يمكن أن يتكون نمط محصور؛ يسمح التجويف غير المستقر للضوء بالهروب بعد بضع تمريرات ما لم يتم استغلال هذه الخسارة عمدًا لتصميمات عالية الطاقة.