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Mode Matching Resonator 2 - plan and curve mirror

Mirror configuration

Parameter
  • Radius of curvature of mirror R1: R1= 500 mm
  • Radius of curvature of mirror R2: R2= infinity (Incoupling side)
  • Wavelength: λ= 916.0 nm
  • Length between the resonator mirrors: L= 100 mm
  • Beam radius at cavity-waist: w0=w2
  • Beam radius at mirror: w1, w2
  • Distance between:
    • mirror R1 and mirror R2: L
    • mirror R2/lense 1 and lense 2: X
    • lense 2 focal length: Z
    • mirror R2/lense 1 and collimatorlense: Y
    • collimatorlense and fiber: 4 mm

We used the programm Strahl.exe (@IQ)
Step 0: Choose parameter

  • Wellenlänge: 916 nm
  • Brechungsindex: 1 (Air)
  • Welcher Resonatortyp: linearer Resonator

Step 1: Beam waist calculation from resonator

  • Insert
  • Nr. 1: Spiegel 1 with Krümmungsradius 500mm → Brennweite: 250mm; Einfallwinkel: 0
  • Nr. 2: Abstand 100 mm
  • Nr. 3: Spiegel 2 with Brennweite 10000000000000 mm (so groß es ging)
    • Alternative: Planspiegel; Einfallwinkel: 0

→ Waistradius: w2= 270 µm, w1= 241.5 µm
→ FSR = 1.499 GHz

Step 2:

  • Change with “Change” Spiegel 2 to Linse 1 - Radius Spiegel verw?=ja y
    • Brechungsindex: 1.5
    • Brennweite: -400000000000000 mm
The values of the Waistradius and Strahlradius must not change!!!

<fc #ff00ff>Fenster?\\</fc>

  • Abstand S2 zu “Grenzfläche” Fenster
  • Grenzfläche: Brechungsindex 1.5 Einfallsw=0 Radius=0 bei unendl
  • Abstand dicke Fenster: 6.35mm
  • Grenzfläche: Brechungsindex 0 Einfallsw=0 Radius=0 bei unendl
  • Programm berechnet hieraus Strahlrad.-1ym (Nicht realistisch)

2. Ansatz

  • Berechnung der opt.Dichte → Weglängenänderung → Korrektur Abstand Spiegel zu Linse (wird größer) D(λ)=log[1-e^(-αλ)]=9,45mm → neuer Abstand X+3,15mm

Step 3:

  • Nr. 4: Abstand einfügen als Variable X
    • Zusammengefasst aus einzelnen Messungen: X=530mm
  • Nr. 5: Linse 2 einfügen als Variable Z
    • Eingebaute Linse hat f=500mm=Z
  • Nr. 6: Abstand: Y - X
    • Zusammengefasst aus einzelnen Messungen: Y=1188mm
  • Nr. 7: Linse 3
    • Brennweite 4 mm <fc #ff0000>(?)</fc>
  • Nr. 8: Abstand 4 mm
  • “Zielwaist” (Strahlrad.an Faserausgang): 5.2 µm

Step 4: Playing with the parameters X, Y and Z for the best Überlapp

  • with “Variable”
Lense focal length of Lense 2 Z [mm] 400 300 250 200 175 150 100 50
Distance between mirror R2 and lense 2 X [mm] 86 100 65 100 100 104 124 99
Distance between mirror R2 and collimator Y [mm] 210 272 230 250 245 240 216 141
Überlapp [%] 98.1 99.6 99.8 98.3 95.8 91.5 73.3 41.3

TODO

  1. Welche länger ist es 530 oder 518mm?
  2. Fenster einfluss
  3. Datenblatt des Kollimators finden