SIMULATION OF LASER CAVITY TYPES DESIGN

Abstract

Abstract In this research different kinds of laser cavities have been used to get the relation between specific laser beam parameters. Parameters studied are (Minimum spot size (w_0), the radius of curvature of the wavefront (R(z)), Rayleigh range (zR), angular spread of a Gaussian beam(θz), the mode volume (V_(p,q)), and laser beam power radiation (P_R) for two-mirrors laser cavities. For ring laser cavity( minimum spot size (w_0), ,and radius of curvature of wavefront (R(z)) were specified, while for multielements the stability parameter of M1,M2(i.e. g1and g2) the Gaussian beam spot size on the end mirrors, w_1,w_2the beam waist near mirror w01,w02 and their location L01,L02 respectively. The purpose of this research is to facilitate the choice of the laser cavities components suitable for each cavity design. Simulation method was used in this study. MATLAB computer software was used as the main tool for this purpose. Cavity designs chosen included two-mirror cavity, three mirrors cavity and multielements cavity. It was found that in case of the two-mirror cavity results, for half symmetric cavity (at z=0, λ=632.8nm R2=3m: (w0=0.533mm z_R=1.414m, θz=0.759 mrad. V_00=4.475*10-7m3, P_R=2.4mW)), and in case of z=0, λ= 441.6nm, R2=2m the results are :( w0 = 0.358 mm z_R=4.298m, θz=.363mrad. V_00=1, 214*10-7m3, P_R=3.1mW)). And in case of ring laser at z=0, λ=632.8nm, and R2=20m the results are (w0 =1mm, R (z) =-∞). And in multielement four mirrors and laser crystal at z=0 and λ=632.8nm results are (w1 =0.472 mm, w2 = 0.483mm. w01 = 0.456mm, w02 = 0.456mm, and their location L01 = 0.156m, L02 = 0.275m Simulation method was found to be very useful tool in cavity building.

iv الخلاصة

في هذا البحث أۥستخدمت عدد من أنواع تجاويف الليزر لإيجاد العلاقة بين متغيرات محدده للحزمة الليزرية.المتغيرات التى تمت دراستها(خصر الحزمه (w0),نصف قطر تكۇر الموجهR(z).حجم النمط(V00) القدره الاشعاعيه للحزمه (PR)مدي رايلي(zR) الانتشار الزاوي للحزمه(θz).في حالة التجويف الحلقي - خصر الحزمه (w0)نصف قطر تكور الموجهR(z)وبوجود مكونات متعدده -متغيرات الاستقرار وهما(g1,g2) للمرآيا(M1,M2),حجم البقع لشعاع جاوس في نهاية المرآياw1,w2 حجم البقع لشعاع جاوس بالقرب من المرآيا w01,w02 وموقعها L01,L12 بالترتيب. الهدف من هذا البحث تسهيل إختيار مكونات التجاويف الليزرية الملائمة لتصميم التجويف. في هذه الدراسة أستخدمت طريقة المحاكاة حيث استخدم برنامج MATLAB كادأة رئيسة لعمل المحاكاة .التجاويف الليزرية المختارة في هذا البحث(مرآتان ,التجويف الحلقي(ثلاث مرآيا) والتجويف متعدد المكونات).لقد وجد في حالة المرآتان ان النتيجة عند(z=0, R2=3m, λ=632.8nm)هي ( z_R=1.414m, w0 =0.533mm (θz=0.759 mrad. V_00=, 4.475*10-7m3, P_R=2.4mW) وعندما كانت قيم z=0, 441.6nm, R2=2m = λ كانت النتيجةw0 = 0.358mm, z_R=4.298m,) θz=0.363mrad. V_00=1, 214*10-7m3, P_R=3.1mW). في حالة التجويف الحلقي عند z=0,λ=632.8nm, R2=20mفإن النتيجة (w0 =1mm. R (z) = -∞) وفي حالة المكونات المتعددة (أربعه مرايا وبلورة) عند z=o, λ=632.8nmفإن النتيجة (w1 = 0.472 mm, w2 = 0.483 mm,w01=0.456mm w02=0.456mm وموقعهما L01=0.156m,L020.275m). وجد ان العمل بالمحاكاة مفيد لبناء التجاويف الليزرية.