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Metamirror

Modematching

Parameter

  • Radius of curvature of mirror R1: R1= 500 mm → Brennweite: 250 mm
  • Radius of curvature of mirror R2: R2= infinity (Incoupling side)
  • Wavelength: λ= 1550.0 nm
  • Length between the resonator mirrors: L= 60 mm
  • Beam radius at cavity-waist: w0=w2
  • Beam radius at mirror: w1, w2
  • Distance between:
    • mirror R1 and mirror R2: L
    • mirror R2/Einkoppelspiegel zu Kollimator: 1226 mm
    • mirror R2/lense 1 and lense 2: X
    • lense 2 focal length: Z
    • mirror R2/lense 1 and collimatorlense: Y
    • collimatorlense and fiber: 18.75 mm
  • Brennweite der Linse des Kollimators: 18.75mm
  • Strahlwaist am Ausgang der Faser: 5.2 µm
  • Brechungsindex:
    • Brechungsindex zwischen Optiken: 1 (Luft)
    • Brechungsindex für Optiken: 1,5 (Glas)
    • Brechungsindex für Spiegel:
      • Silica: 3,48
      • Fused Silica: 1,5

Calculation

We used the programm Strahl.exe (@IQ)

Step 0: Choose Parameter

  • Wellenlänge: 15550 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 60 mm
  • Nr. 3: Spiegel 2 with Brennweite 10000000000000 mm (so groß es ging)
    • Alternative: Planspiegel; Einfallwinkel: 0

→ Waistradius: w2= 283,1 µm, w1= 301,8 µm
→ FSR = 2,498 GHz

Step 2:

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

Step 3:

  • Nr. 4: Abstand einfügen als Variable X
  • Nr. 5: Brennweite der iLinse 2 einfügen als Variable Z
  • Nr. 6: Abstand mit festen Y und Variable X: Y - X
    • Zusammengefasst aus einzelnen Messungen: Y = 1226mm
  • Nr. 7: Linse 3
    • Brennweite 18.75 mm
  • Nr. 8: Abstand 18.75 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] 500 300
Typ LA1908-C AC254-300-C
Distance between mirror R2 and lense 2 X [mm] 504 300
Überlapp [%] 79 54