Оценка влияния искажений формы зеркал на оптическое качество излучения в неустойчивых резонаторах

Страхов С.Ю., Савин А.В., Сотникова Н.В. Оценка влияния искажений формы зеркал на оптическое качество излучения в неустойчивых резонаторах // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 12. С. 24–34. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-12-24-34

Strakhov S.Yu., Savin A.V., Sotnikova N.V. Evaluation of the effect of mirror shape distortions on the optical quality of radiation in unstable resonators [In Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 12. P. 24–34. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-12-24-34

Предмет исследования. Неустойчивый телескопический оптический резонатор. Цель работы. Количественная оценка мелкомасштабных неоднородностей зеркал, особенно в неустойчивых резонаторах, и их влияние на параметр М², число Штреля, угол расходимости излучения. Метод. Численное моделирование структуры мелкомасштабной неоднородности зеркал, как однородного нормального случайного поля, заданного экспоненциально-косинусной корреляционной функцией, с дальнейшим моделированием неустойчивого резонатора в геометрическом приближении с использованием в качестве «фазовых экранов» зеркал и последующим определением характеристик оптического качества излучения по его диаграмме направленности. Также предложен метод аналитического расчёта показателей оптического качества излучения после неустойчивого резонатора с внутрирезонаторными фазовыми неоднородностями. Результаты. В работе рассмотрено влияние искажений формы зеркал на оптическое качество излучения в неустойчивых резонаторах. Представлены результаты исследований влияния уровня и характерного вида искажений на параметр М², число Штреля, угол расходимости излучения. Показан характер зависимости указанных показателей оптического качества от коэффициента увеличения резонатора, радиуса корреляции и среднеквадратического отклонения формы поверхности зеркал. Предложены расчётные соотношения для оценки верхней и нижней границ диапазона изменений показателей оптического качества в зависимости от параметров резонатора и конкретного вида искажений зеркала. Практическая значимость. Результаты численного моделирования неустойчивого резонатора сравниваются с количественными оценками, выполненными на основании предложенных расчётных (аналитических) соотношений. На основании анализа результатов формулируются практические рекомендации и выводы, позволяющие корректно учесть влияние искажений формы зеркал на оптическое качество излучения при проектировании резонатора.