Объемные ТТЛ обычно содержат несколько диэлектрических зеркал (лазерные зеркала), которые могут быть простыми или изогнутыми. На рисунке показан линейный и кольцевой резонатор, построенный таким образом, и содержащий кристалл в качестве активный среды. В некоторых случаях, диэлектрические зеркала находится на самой активной (усиливающей) среде (см. статью микрочип-лазеры). Одно из зеркал, обычно последнее зеркало, является частично прозрачным.
Конструкция резонатора (набор оптических элементов, углы падения и расстояния между компонентами), вместе с другими важными свойствами, также определяет радиус пучка основной моды на всей трассе луча. Для получения максимального качества пучка радиус пучка в активной среде должен соответствовать примерно радиусу области накачки. Для меньших радиусов пучка, генерация с несколькими пространственными модами приводит к ухудшению качества луча. Однако, такие многомодовые лазеры имеют и преимущества, например, более широкие зоны устойчивости и меньшая чувствительность к разъюстировке.
Во многих случаях конструкция резонатора должна иметь дополнительные особенности. Например, он может быть оптимизирован
- • для компактности
- • для достижения определенных значений радиуса пучка в других оптических компонентов (например, на насыщающемся поглотителе в режиме пассивной синхронизации мод)
- • для предотвращения малых радиусов пучка в оптических компонентах (что приводит к оптическим искажениям в лазерах с модуляцией добротностью)
- • для минимизации негативных последствий тепловой линзы и аберрации в активной среде
- • для минимизации чувствительности к юстировке
- • для размещения нескольких лазерных головок
- • Заданная длина резонатора определяет частоту импульсов в режиме самосинхронизации мод или длительность импульса в лазерах с модуляцией добротности.
В частности, для мощных лазеров с хорошим качеством пучка, наличие тепловой линзы в активной среде важно учитывать. Конструкция резонатора должны быть сделаны так, чтобы изменения тепловой линзы не влияли на размеры (площадь) моды. Кроме того, он должен иметь низкую чувствительность к тепловым аберрациям и разъюстировке. Важность этих факторов не следует недооценивать. Есть случаи, когда два резонатора, у которых размеры соответствуют размерам мод, приводили к очень разным показателям производительности лазера и радикально отличались юстировкой.
Легко рассчитать свойства конкретного резонатора; однако сложно найти конструкцию резонатора, который удовлетворяет нескольким критериям, перечисленным выше. Численная оптимизация, с помощью специального программного обеспечения для проектирования резонатора, может быть единственным способом найти оптимальное решение, в частности, для лазеров с синхронизацией мод. Кроме того, понимание свойств резонатора может значительно помочь при попытке найти конфигурации резонатора со специальными свойствами, таких как большие площади моды при малой длине резонатора.
Некоторые лазеры c высокой мощностью (например, лазеры с активной средой, имеющей прямоугольное сечение, (так называемые слэб-лазеры) на основе неустойчивых резонаторов, позволяют достичь хорошее качество луча (но обычно не дифракционно -ограниченное), несмотря на наличие сильных тепловых эффектов в активной среде. Из-за высоких дифракционных потерь, такие резонаторы требуют относительно высокого коэффициента усиления.
Есть различные типы монолитных твердотельных лазеров, в которых весь путь луча находится в самом кристалле. Отражения луча в таких лазерах осуществляют либо с помощью диэлектрических покрытий на поверхности кристалла, либо с помощью полного внутреннего отражения.
