СИНХРОНИЗАЦИЯ МОД
Рассмотрим лазер, генерирующий на многих продольных модах. В обычных условиях фазы этих мод имеют случайные значения, и в случае непрерывной генерации интенсивность пучка будет изменяться во времени также случайным образом. …
МОДУЛЯЦИЯ УСИЛЕНИЯ
Модуляция усиления, как и модуляция добротности, является методом, позволяющим генерировать лазерные импульсы короткой длительности (обычно от нескольких десятков до нескольких сотен наносекунд) и высокой пиковой мощности. Однако в отличие от …
ТЕОРИЯ АКТИВНОЙ МОДУЛЯЦИИ ДОБРОТНОСТИ
Для простоты ограничимся рассмотрением лишь активной модуляции добротности и в дальнейшем будем считать, что переключение добротности происходит мгновенно (быстрое переключение) [12]. Для описания происходящих в лазере процессов можно снова воспользоваться …
Режимы’РАБОТЫ
Лазеры с модулированной добротностью могут работать в одном из следующих режимов: 1. В импульсном режиме (рис. 8.9). В этом случае профиль скорости накачки #р(£) имеет форму импульса определенной длительности, сравнимой …
МОДУЛЯТОР ДОБРОТНОСТИ НА ОСНОВЕ НАСЫЩАЮЩЕГОСЯ ПОГЛОТИТЕЛЯ
Рассмотренные до сих пор три устройства для модуляции добротности попадают под категорию активных модуляторов, поскольку ими необходимо управлять с помощью соответствующего устройства (например, источник питания ячейки Поккельса, вращающийся двигатель или …
1 АКУСТООПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ ДОБРОТНОСТИ
Акустооптический модулятор представляет собой участок оптически прозрачной среды (например, плавленого кварца для видимой области или германия для среднего и дальнего ИК-диапазона), в котором с помощью прикрепленного с одной стороны пьезоэлектрического …
ВРАЩАЮЩАЯСЯ ПРИЗМА (МЕХАНИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ ДОБРОТНОСТИ)
Пентапризма Двигатель Рис. 8.6 Механическая система модуляции добротности с использованием 90°-ной вращающейся пентапризмы Наиболее распространенный механический способ модуляции добротности состоит во вращении одного из зеркал лазерного резонатора вокруг оси, перпендикулярной …
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ МОДУЛЯТОРЫ
Эти устройства основаны на электрооптическом эффекте, обычно на эффекте Поккельса. Ячейка, работающая на этом эффекте (ячейка Поккель - са), представляет собой нелинейный кристалл типа KD*P или ниобата лития для видимого …
МЕТОДЫ МОДУЛЯЦИИ ДОБРОТНОСТИ
Существует несколько методов, разработанных для переключения добротности резонатора лазера [9]. В этом разделе будут рассмотрены только самые распространенные из них, а именно: 1) электрооптические затворы; 2) вращающиеся призмы (механические устройства); …
ДИНАМИКА ПРОЦЕССА МОДУЛЯЦИИ ДОБРОТНОСТИ
Для описания механизма модуляции добротности предположим, что накачка осуществляется в виде ступенчатого импульса, при этом начало импульса соответствует моменту времени t = 0, т. е. Rp(t) = 0 при t …
МОДУЛЯЦИЯ ДОБРОТНОСТИ
В предыдущей главе было показано, что при непрерывном режиме после начала генерации инверсия населенностей ограничена некоторым пороговым значением. Даже в условиях импульсного режима генерации (см. раздел 8.2) инверсия населенностей может …
ДИНАМИЧЕСКАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ И ПУЛЬСАЦИИ В ЛАЗЕРАХ
Простые результаты, полученные в предыдущем разделе, значительно расходились с экспериментальными данными, полученными на ранних этапах развития лазеров. Эксперименты показал и, что многие лазеры, даже когда они работают в непрерывном режиме, …
ЛИНЕАРИЗОВАННЫЙ АНАЛИЗ
Для малых колебаний вблизи стационарных значений (например, приблизительно при £ > 14 мкс на рис. 8.1) динамическое поведение можно описать аналитически. Действительно, если записать: АГ(*) = ЛГ0 + 8ЛГ(*), Ф(г) …
РЕЛАКСАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ
Рассмотрим сначала случай, когда скорость накачки описывается ступенчатой функцией. Таким образом, предположим, что Щ = О при £ < 0 и #р(£) = Нр (не зависит от времени) при £ …
НЕСТАЦИОНАРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ЛАЗЕРА
В этой главе будут рассмотрены несколько случаев, когда скорость накачки и (или) потери в резонаторе зависят от времени. Также будут рассмотрены ситуации, когда в резонатор лазера помещается нелинейный оптический элемент, …
ШУМ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ И МЕТОДЫ ЕГО УМЕНЬШЕНИЯ
В предыдущих разделах было показано, что спонтанное излучение и флуктуации длины резонатора приводят к возникновению только частотных шумов и, таким образом, амплитуда поля выходного пучка может рассматриваться как не зависящая …
ФЛУКТУАЦИИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАЦИИ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ ЛАЗЕРА
Для изучения флуктуаций частоты генерации рассмотрим активную среду с показателем преломления пт и длиной I, помещенную в воздушный резонатор длиной Ь. Эффективная длина резонатора определяется как Ье = па(Ь - …
ЗАТЯГИВАНИЕ ЧАСТОТЫ И ПРЕДЕЛ МОНОХРОМАТИЧНОСТИ
Предположим, что генерация осуществляется на моде резонатора с частотой ус, которая отличается от центральной частоты перехода у0. Пусть Дус — ширина резонансной моды и Ду0 — ширина лазерного перехода. Необходимо …
СЕЛЕКЦИЯ ПРОДОЛЬНЫХ МОД С ПОМОЩЬЮ ОДНОНАПРАВЛЕННЫХ КОЛЬЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ
Для однородно уширенной линии одномодовый режим генерации может быть достигнут автоматически или, по крайней мере, облегчен в практическом плане, если резонатор лазера выполнен в форме кольца, причем генерация осуществляется в …
ЭТАЛОН ФАБРИ-ПЕРО КАК ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ МОД
Обычно селекция продольных мод как для однородно уширенной, так и для неоднородно уширенной линии усиления осуществляется путем размещения внутри резонатора одного или нескольких интерферометров Фабри - Перо, которые состоят из …
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 = …
СЕЛЕКЦИЯ ОТДЕЛЬНОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ МОДЫ
Для устойчивого резонатора, а также в случае небольших значений размеров лазерного пятна (например, менее 0,5 мм для Ыс1:УАО лазера или менее 1 см для С02 лазера), обычно несложно добиться генерации …
ОДНОМОДОВЫЙ РЕЖИМ ГЕНЕРАЦИИ
Для однородной либо неоднородной линии усиления существует несколько способов заставить лазер генерировать на одной поперечной или продольной моде. Эти способы будут более или менее подробно рассмотрены в данном разделе.
ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МНОГОМОДОВОЙ ГЕНЕРАЦИИ
Лазеры, как правило, имеют тенденцию генерировать в многомодовом режиме. Это обусловлено главным образом тем, что межмодовое расстояние обычно меньше, а зачастую и много меньше, ширины контура усиления. Например, если выбрать …
ПЕРЕСТРОЙКА ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАЦИИ ЛАЗЕРА
Ширина линии усиления некоторых лазеров (например, лазеров на красителях или твердотельных лазеров на вибронных переходах) является очень большой, и может возникнуть необходимость перестройки длины волны выходного излучения от центра линии …
ОПТИМАЛЬНАЯ СВЯЗЬ НА ВЫХОДЕ ЛАЗЕРА
При фиксированной скорости накачки существует некоторое значение коэффициента пропускания Т2 выходного зеркала, при котором достигается максимальная выходная мощность. Физически существование такого оптимума связано с тем, что с увеличением Т2 имеют …
ПРОСТРАНСТВЕННО-ЗАВИСИМАЯ МОДЕЛЬ
(7.4.11) Рассмотрим теперь случай, когда распределение моды и скорость накачки предполагаются пространственно зависимыми. Ограничимся обсуждением только наиболее значимых результатов, предполагая, что активная среда накачивается вдоль всего объема пучком с поперечным …
ПРОСТРАНСТВЕННО-НЕЗАВИСИМАЯ МОДЕЛЬ
Исследование квазитрехуровневого лазера проводится так же, как и четырехуровневого, и начинается с уравнения (7.2.24). Пороговая инверсия, достигаемая при условии (йф/Л) =* 0 в уравнении (7.2.246), в данном случае записывается в …
ПОРОГОВЫЕ УСЛОВИЯ И ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ: КВАЗИТРЕХУРОВНЕВЫЙ ЛАЗЕР
Исследуем пороговые условия и выходную мощность квазитрехуровнево - го лазера. Режим работы такого лазера впервые рассматривался в рамках пространственно-независимой модели скоростных уравнений, см. раздел 7.2.2. Далее будут рассмотрены результаты и …
ПРОСТРАНСТВЕННО-ЗАВИСИМАЯ МОДЕЛЬ
Рассмотрим случай, когда распределение моды в резонаторе и скороспУ накачки являются пространственно зависимыми. В данном случае инверсиД населенностей оказывается также пространственно зависимой и, таким стразом, скоростные уравнения становятся более сложными. …
ПРОСТРАНСТВЕННО-НЕЗАВИСИМАЯ МОДЕЛЬ
В разделе 7.2 были рассмотрены скоростные уравнения для четырехуровневой схемы лазера, предполагалось, что время жизни нижнего лазерного уровня является очень коротким. Прежде чем приступить к подробному рассмотрению непрерывного режима работы …
ПОРОГОВЫЕ УСЛОВИЯ И ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ: ЧЕТЫРЕХУРОВНЕВЫЙ ЛАЗЕР
В данном разделе будут изучены пороговые условия и выходная мощность четырехуровневого лазера для случая непрерывного режима работы, когда скорость накачки Щ не зависит от времени. Вначале будет рассмотрена модель пространственно-независимых …
КВАЗИТЕХУРОВНЕВЫЙ ЛАЗЕР
В квазитрехуровневом лазере нижний лазерный уровень (уровень 1 на рис. 7.2) является подуровнем основного состояния, и предполагается, что все подуровни основного состояния являются сильносвязанными и, следовательно, находятся в тепловом равновесии. …
ЧЕТЫРЕХУРОВНЕВЫЙ ЛАЗЕР
Рассмотрим идеализированную четырехуровневую схему, в которой предполагается только один уровень или полоса накачки (полоса 3 на рис. 7.1), и имеет место быстрый релаксационный переход с этой полосы на верхний лазерный …
СКОРОСТНЫЕ УРАВНЕНИЯ
В этом разделе будут рассмотрены скоростные уравнения для четырехуровневого (рис. 1.46) и квазитрехуровневого лазера, где низший лазерный уровень является подуровне»*! основного состояния. Как правило, большинство используем Мых на практике лазеров …
