ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лазеры иа фоторефрактивных кристаллах из "Лазеры на динамических решетках " Вьщеление генераторов на фоторефрактивных кристаллах (ФРК-лазеры) в отдельную главу оправдывается двумя обстоятельствами. Во-первых, наличие нелокального отклика и связанное с ним стационарное усиление позволяют практически реализовать целый набор новых генераторов со специфическими способами создания обратной связи, в том числе семейство генераторов, обеспечивающих обращение волнового фронта падающего пучка накачки. Во-вторых, исключительно низкий порог генерации по мощности волн накачки позволяет создавать и исследовать генераторы, работающие в непрерывном режиме при накачке пучками газовых или полупроводниковых лазеров во всем видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра. [c.127] Эти особенности определили повышенный интерес исследователей к данному классу лазеров, причем общее число публикаций по ФРК-ла-зерам за последние годы намного превысило число публикаций по всем другим лазерам динамических решетках вместе взятым. [c.127] Весь материал этой главы ( 4.1—4.3) подразделен в основном по типам используемых резонаторов. [c.127] 4 описаны лазеры, использующие специфичный фотогальвани-ческий механизм нелинейности активированных фоторефрактивных кристаллов. Особенности поляризационного взаимодействия при такой нелинейности определяют возможности создания лазеров как с традиционными резонаторами, так и с некоторыми новыми резонаторами. [c.127] Простейшим видом ФРК-лазера на двухпз овом смешении является генератор, состоящий из кристалла с чисто нелокальным откликом, помещенного в кольцевой резонатор из обычных зеркал [1,2] (рис. 4.1). Из двух возможных направлений распространения пучков по резонатору реализуется только то, при котором зтот пучок (2) будет отбирать энергию от пучка накачки (/). Отметим, что для квантовой электроники это новый вариант невзаимности. [c.127] Наибольшая возможная расстройка частоты накачки относительно частоты добротной моды холодного резонатора (без нелинейного элемента внутри) составляет половину межмодового расстояния, что соответствует фазовой расстройке при полном обходе резонатора в тт. В то же время перекачка фазы в пределах полосы усиления может достигать 2тг и более, чего с избытком достаточно для выполнения (4.1), Таким образом, в принципе однонаправленная генерация в кольцевом ФРК-лазере возможна при любой длине резонатора за счет перекачки фаз при снятии вырождения по частоте излучения Oj. = + 5. [c.128] Здесь Гф = (аЬ - ]nR)Ll - время жизни фотона в резонаторе ФРК-лазера, определяемое потерями за проход аЬ — In Л, где в а включены все виды потерь, кроме прозрачности зеркал, R — произведение коэффициентов отражения зеркал. Обычно (ф = 10 с, а время релаксации динамических решеток в фоторефрактивных кристаллах Го = 1 с, так что изменение частоты генерации всего на 2тг с смещает Ж-ю моду на 2тг Ю с , т.е. как раз на межмодовое расстояние ДсОр. Этого достаточно для ее попадания в полосу усиления фоторефрактивного кристалла при любых AL. [c.129] На языке динамических решеток (4.1) означает, что в каждый момент времени вновь записьшаемая решетка, в общем случае бегущая (б = 0), точно совпадает с уже имеющейся в кристалле. Поэтому нарушение фазового условия автоматически ухудшает и усиление. В этом смысле справедливо утверждение [5] о решающей роли фазового условия в реализации и свойствах такой генерации, в противоположность выводу работы [6], где оно вообще не принималось во внимание. [c.129] Так как L j. (45i ), где 8и — ширина спектра накачки в см , то при Z, = 50 см требуется 5 10 см , гарантией чего является использование для накачки одночастотных (одномодовых по продольному индексу) лазеров ). [c.129] Подчеркнем, что это новый механизм многочастотной генерации по сравнению с обычными лазерами, где для осуществления многомодовой генерации требуется Д0)0,5 -В то же время в (4.9), не учитывается стирающее действие решеток, бегущих в кристалле с различной скоростью. [c.131] Из требования компенсации потерь усилением на рассчитанной пороговой частоте генерации ( o + б ) можно найти пороговую величину константы связи. Соответствующий пороговый спектральный контур усиления (кривая 1) показан на нижней части рис. 4.3. [c.131] На сегодняшний день однонаправленный кольцевой ФРК-лазер (рис. 4.4) экспериментально исследован и использован в ряде работ [2, 6, 8—11]. В качестве среды с чисто нелокальным откликом обычно использовался кристалл титаната бария, а накачка производилась одночастотным излучением Аг -лазера (X = 514,5 нм) с интенсивностью свыше 1 Вт/см , что обеспечивало выполнение условия (4.4). Так, в [11] кольцевой резонатор был образован тремя плоскими глухими зеркалами 3i, пьезокерамическим ЗП и выходным З2 R = 0,81). Длина резонатора L = = 50 см) адиабатически изменялась смещением зеркала ЗП пьезокерамикой (на X за (2-4) -10 с при т = 0,5 с). Юстировка резонаторов осуществлялась вспомогательным пучком лазера накачки через З2 с помощью разделительной пластины РПг- Мощность излучения ФРК-лазера измерялась фото приемником ФП , а ФП , ФПз служили для определения 6 методом биений выходного пучка с пучком накачки. [c.132] Во всех работах отмечалось, что устойчивая генерация возникала только при подавлении высоких поперечных мод с помощью диафрагмы в резонаторе, которая обеспечивала числа Френеля резонатора от 0,04 [11] до 0,2 [9]. Во всех случаях выполнялось условие Nф 1, тогда как в традиционных лазерах для этого достаточно Nф 1. В [2] при Мф = = 0,5 полное подавление всех поперечных мод, кроме ТЕМоо, достигнуто не было и в отсутствие генерации на ТЕМоо перестраиваемая генерация происходила на моде ТЕМо i, смещенной относительно накачки на 213 МГц при Avp = 790 МГц. Во всех работах отмечалось, что генерация в отсутствие диафрагмы возникала на поперечных модах высоких индексов при любой длине резонатора и была нестабильна по модовому составу и частоте биений. [c.132] Вернуться к основной статье