ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА: РАСПРОСТРАНЕНИЕ, УСИЛЕНИЕ, ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ, СЖАТИЕ И РАСШИРЕНИЕ ИМПУЛЬСА

Прежде чем использовать лазерный пучок для каких-либо целей, его, как правило, подвергают некоторому преобра­зованию. Наиболее общепринятым является такое преобра­зование пучка, когда его заставляют распространяться в сво­бодном пространстве или пропускают через соответствую­щую оптическую систему. Поскольку при этом происходит изменение пространственного распределения пучка (напри­мер, пучок может быть сфокусирован или расширен), в даль­нейшем будем называть такое преобразование пространст­венным. Второй способ преобразования, с которым также довольно часто приходится сталкиваться, имеет место, ко­гда пучок пропускают через усилитель или через цепочку усилителей. При этом изменяется главным образом ампли­туда пучка, и поэтому такое преобразование будем назы­вать амплитудным. Существует еще третий, менее триви­альный способ, когда изменяется длина волны пучка вслед­ствие прохождения его через соответствующую нелинейную оптическую среду (преобразование длины волны или час­тоты). Наконец, с помощью подходящего оптического эле­мента можно изменять временные характеристики лазер­ного пучка. Например, с помощью электрооптического или акустооптического модулятора можно модулировать во вре­мени амплитуду непрерывного лазерного пучка, или с по­мощью дисперсионных систем, использующих нелинейные оптические элементы, можно значительно сократить (сжа­тие импульса) или увеличить (расширение импульса) дли­тельность лазерного импульса. Этот четвертый и последний случай назовем временным преобразованием. Следует за­метить, что во многих случаях все эти четыре типа преобра­зования оказываются взаимосвязанными. Например, ам­плитудное преобразование и преобразование длины волны

Нередко приводят к одновременным пространственным и временным пре­образованиям.

В настоящей главе будут коротко рассмотрены все четыре указанных выше преобразования лазерного пучка. В случае частотного преобразования из различных нелинейных оптических явлений, которые можно для этого использовать [1], здесь будут описаны лишь параметрические эффекты. Фак­тически именно они лежат в основе некоторых наиболее эффективных мето­дов, используемых при разработке новых источников когерентного излуче­ния. Временное преобразование будет рассмотрено лишь в связи со сжатием и расширением оптического импульса, а с амплитудной модуляцией чита­тель может ознакомиться в соответствующей литературе [2]. Также будут исключены из рассмотрения некоторые амплитудные и временные преобра­зования, являющиеся следствием нелинейных эффектов самофокусировки и фазовой самомодуляции [3], хотя, как следует заметить, они могут сущест­венно влиять на характеристики лазерных усилителей.