ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные физические ограничения мощности и яркости излучения в лазерах из "Лазеры на неодимовом стекле " Типичные спектральные кривые пропускания тонкопленочного поляризатора для ортогональных s- и о-состояний поляризации приведены на рис. 5.18 [871. Контраст современных интерференционных поляризаторов достигает 500, что вполне достаточно для применения в различных поляризующих устройствах. При этом световая апертура таких поляризаторов может достигать полуметра. [c.236] Такие фазовые пластинки используются для преобразования линейной поляризации в круговую и обратно, что полезно, например, для подавления само( юкусировки, создания пассивных поляризационных развязок и других целей. Кроме четвертьволновых в лазерах используются и другие фазовые пластинки. К примеру, полуволновая пластинка (ф —фр=л /2) толщиной 1=Х(п —п )/2 осуществляет поворот поляризации на угол 21]), где гр — угол между осью пластинки и направлением вектора поляризации падающего света. Правая круговая поляризация преобразуется такой пластинкой в левую и наоборот. [c.237] В лазерных системах используются также вращатели поляризации на основе оптической активности в различных веществах и эффекта Фарадея. В качестве оптически активного вещества чаще всего используется кварц г-среза, для которого угол поворота 11)= =90° на длине волны 1,060 мкм достигается па толщине 13,95 мм, причем вектор поляризации может поворачиваться как влево, так и вправо в зависимости от типа кристалла. Для невзаимных вращателей на основе эффекта Фарадея угол поворота р определяется величиной и направлением магнитного поля Н (/ — длина магнитоактивного вещества, Ув — постоянная Верде). В качестве магнитооптических материалов чаще всего используются магнитооптические стекла с большой постоянной Ув=(0,04—0,08) мин/(Э-см) (отечественные МОС-101, МОС-31, зарубежные РК-4, РК-5). Нетрудно оценить, что при длине стекла / 10 см поворот на угол ф=45° осуществляется при Я 3 кЭ. Такая напряженность магнитного поля достигается при пропускании через катушку соленоида тока силой I, пропорциональной диаметру катушки. При — 4 см характерное значение силы тока, зависящее от числа витков на 1 см длины стекла, составляет 1 кА. Для ячеек Фарадея небольшого диаметра (0,5—2 см) могут использоваться постоянные магниты [88]. [c.238] Расчету собственных состояний поляризации анизотропных резонаторов, особенно содержащих элементы с фазовой пространственно-однородной анизотропией, посвящено большое число работ (см., например, [89, 90]). В качестве элементов такого резонатора могут использоваться линейные фазовые пластинки, выполняющие роль интерференционно-поляризационных селекторов частоты, или затворы на эс екте Поккельса, являющиеся электрически управляемыми фазовыми пластинками. Состояние поляризации излучения в таких резонаторах оказывается пространственно-однородным по поперечному сечению и в общем случае эллиптическим. Собственные ортогональные состояния поляризации определяются главными осями основных анизотропных элементов — поляризатора и фазовой пластинки. [c.238] Поляризационное вырождение легко снимается помещением в резонатор оптических элементов с фазовой или амплитудной анизотропией. Например, наличие амплитудной анизотропии, характеризуемой разницей потерь в 1 % для двух ортогональных поляризаций на один проход через частичный поляризатор, оказывается достаточным для четкой фиксации направления линейно поляризованного излучения, генерируемого в лазере с пассивным затвором [91]. Очевидно, что такое усиление амплитудной анизотропии связано с многопроходовостью развития генерации на линейном этапе. При этом в лазерах на неодимовом стекле введение поляризатора без дополнительных неактивных потерь не приводит к заметному изменению энергетики [92, 93]. [c.239] Активный элемент из неодимового стекла при достаточно высокой мощности накачки также является как было показано в гл. 3, фазовой пластинкой, анизотропия которой, однако, зависит от поперечной координаты. Такая пространственно-неоднородная анизотропия приводит к определенному своеобразию поляризационной структуры генерируемого излучения. Наиболее проста ситуация в резонаторе, содержащем активный элемент в виде пластины (см. гл. 3). В таком резонаторе может генерироваться излучение с лилейной поляризацией. [c.239] Для цилиндрических активных элементов, где термоиндуциро-ванное двулучепреломление носит осесимметричный характер, требование ориентации собственных состояний поляризации вдоль осей локальных фазовых пластинок приводит к неоднородному осесимметричному характеру распределения поляризации по поперечному сечению ( 3.3). Поляризационная структура таких простейших поперечно-электрических ТЕ и поперечно-магнитных ТМ мод [94], более привычных для СВЧ-диапазона, показана на рис. 5.19. Анизотропия в этом случае также носит чисто фазовый характер, потери у собственных ортогональных мод равны. [c.239] Поляризационное вырождение мод снимается вследствие различия структуры их волнового фронта. Как показано в гл. 3, активный элемент в первом приближении представляет собой бифокальную линзу (цилиндрическую для прямоугольного или сферическую для цилиндрического активных элементов), фокусы которой для ортогональных поляризаций различаются тем больше, чем больше термооптическая постоянная В соответствии с этим будут различными и структуры мод, их потери и собственные частоты. Особенно сильно это отличие будет проявляться, когда резонатор для одной собственной поляризации устойчив, а для другой — нет. При этом будет генерироваться излучение с той поляризацией, потери для которой меньше [95]. [c.239] Рассмотренные методы коррекции деполяризации хорошо работают, когда возникающая в активном элементе термооптическая линза является тонкой, т. е. когда ее фокусное расстояние значительно больше длины элемента, вследствие чего лучи на обратном пути или при распространении через второй элемент пе смещаются в поперечном направлении. [c.241] В связи с этим отметим перспективность двухпроходовой схемы с ОВФ-зеркалом, поскольку в ней из-за обратимости хода лучей, на обратном проходе не происходит их дополнительного смещения в поперечном направлении, в силу чего эквивалентная длина активного элемента уменьшается в 2 раза по сравнению с обычным зеркалом. При этом, однако, следует принимать во внимание возможность, ухудшения точности ОВФ из-за деполяризации (например, при ВРМБ). Устранение этого ограничения возможно с помощью дополнительных приемов, один из которых был рассмотрен в 4.4.. [c.241] В этом заключительном разделе книги будет рассмотрен достаточно узкий класс лазеров, которых во всем мире всего несколько десятков тем не менее роль их в развитии лазеров на неодимовом стекле трудно переоценить. Речь пойдет о лазерах со столь высокой пиковой мощностью излучения, что распространение его в активной среде и других оптических элементах системы сопровождается сильно развитыми эффектами самовоздействия, учет и средства подавления которых в значительной мере определяют облик, архитектуру построения лазера. С точки зреиия приложений для установок подобного, тераваттного класса характерна возможность столь большой концентрации лучистой энергии, что создаваемая при этом напряженность поля вполне сопоставима с внутриатомной (около 10 В/см). [c.242] Собственно, вышесказанным мы и определили понятие мощный лазер применительно к содержанию данной главы. Мы ограничим свою задачу, главным образом, рассмотрением нелинейных процессов самовоздействия в лазерах и методов борьбы с ними, кратким анализом альтернативных путей построения мощных лазеров. Подробное описание существующих мощных лазерных установок, основ их конструирования содержится в [1—5]. [c.242] При таких интенсивностях сильнее проявляются другие нелинейные эффекты (самофокусировка, оптический пробой), и поэтому ВКР в неодимовом стекле, как правило, за редким исключением [81, не наблюдается. Ограничивающее влияние ВКР более сильно проявляется при распространении мощного излучения на длинных, воздушных трассах [91. [c.243] Вернуться к основной статье