СЕЛЕКЦИЯ ОТДЕЛЬНОЙ ПРОДОЛЬНОЙ МОДЫ
Даже когда лазер работает в режиме отдельной поперечной моды, он может генерировать несколько продольных мод (т. е. мод, отличающихся значением продольного индекса п). Эти моды разделены частотным диапазоном Ду = с/2Ь. Выделение отдельной продольной моды может быть достигнуто в некоторых случаях использованием коротких резонаторов, таких, что Ду > Ду0/2, где Ду — ширина контура усиления.[34] При этом, если частота моды настроена на центр линии усиления, то частоты соседних продольных мод оказываются расположенными на достаточно большом расстоянии от центра линии усиления, так что (при не очень большом превышении накачки над порогом) лазер на этих модах генерировать не может. Условие применимости данной схемы селекции мод можно записать в виде
Ь^с/А у0. (7.8.1)
Действительно, в этом случае, если одна мода резонатора совпадает с максимумом контура усиления, то двум прилежащим модам будет соответствовать коэффициент усиления, равный в отсутствие насыщения половине максимального значения усиления, как для гауссова, так и для лоренцева контуров. В частности, для гауссовой линии, обращаясь к рис. 7.19, нетрудно видеть, что режим одномодовой генерации достигается при условии #ср ^ В, р ^ 2#ср. Следует отметить, что для точной настройки одной моды относительно центра линии необходимо отрегулировать одно из зеркал резонатора, например с помощью пьезоэлектрического преобразователя. Прикладывая напряжение к этому преобразователю, можно изменять длину резонатора (нетрудно также показать, что для того, чтобы сдвинуть картину продольных мод (рис. 5.10 для / = т = 0) на одну величину разнесения, длина резонатора должна изменяться на величину Х/2).
Рассмотренный только что метод можно эффективно применять в газовых лазерах, особенно в Не № лазере, где ширина линии усиления является относительно узкой (порядка нескольких гигагерц или меньше). Например, в случае Не1Че лазера, генерирующего на красном переходе, ширина линии составляет Ду^ «1,7 ГТц; из выражения (7.8.1) далее получаем: Ь = 17,5 см. В твердотельных лазерах, с другой стороны, ширина линии усиления обычно оказывается намного больше (несколько сотен гигагерц), и для применимости выражения (7.8.1) необходимо чтобы эквивалентная длина резонатора была намного меньше 1 мм (например, микрочип-лазеры). Для лазеров с еще большими значениями ширины линии усиления (например, для лазеров на красителях или перестраиваемых твердотельных лазеров) применимость выражения (7.8.1) требует использования слишком малой длины резонатора, что достаточно сложно при реализации на практике. В этом случае, а также когда необходимо использовать активные среды с большей длиной резонатора (например, в лазерах большой мощности), селекция продольной моды может быть осуществлена путем использования других методов, которые будут обсуждаться в следующих двух разделах.
