Лазер условие генерации

Для трехуровневого лазера условие генерации (3.2.45) может быть записано с учетом (3.2.38) в виде неравенства [c.298]

Лазер 378—390 —, применения 388—390 —, принцип действия 383-386 —, условие генерации 386 Линза 179 и д. [c.427]

Принцип работы лазера в режиме модуляции добротности состоит в следующем. Допустим, что внутрь оптического резонатора помещен затвор. Если затвор закрыт, то генерация не возникает и, следовательно, инверсия населенности может достигнуть очень высокого значения. При достаточной мощности накачки на метастабиль-ном уровне можно накопить почти все частицы активного вещества. Однако условие генерации выполняться не будет, так как потери резонатора слишком велики. Если быстро открыть затвор, то усиление в лазере будет существенно превышать потери и накопленная энергия выделится в виде короткого интенсивного импульса света. Поскольку в данном случае добротность резонатора изменяется от низких до высоких значений, то такой режим называется режимом модуляции добротности резонатора. При быстром открывании затвора (за время, которое короче времени развития лазерного импульса) выходное излучение состоит из одного гигантского импульса. При медленном же открывании затвора может генерироваться много импульсов. [c.283]

Отличительной чертой всех полупроводниковых лазерных материалов, в том числе и арсенида галлия, является очень высокий по сравнению с другими лазерными материалами (кристаллы, стекла, жидкости, газы) коэффициент усиления электромагнитного излучения. Благодаря этому удается выполнить условие генерации для миниатюрных полупроводниковых образцов. Типичный лазер на арсениде галлия показан на рис. 35.24, а. Для получения генерации две противоположные поверхности полупроводника полируют и делают плоскопараллельными, а две другие оставляют грубо обработанными, чтобы предотвратить генерацию в нежелательных направлениях. Обычно обе отражающие поверхности не имеют отражающих покрытий, так как показатель преломления полупроводника достаточно большой и от полированных торцов отражается примерно 35 % падающего излучения. Активная область представляет собой слой толщиной около 1 мкм, т. е. немного больше запирающего слоя (примерно 0,2 мкм). В свою очередь поперечные размеры лазерного пучка гораздо больше (около 40 мкм) толщины активной области (рис. 35.24, б). Следовательно, лазерный пучок занимает довольно большое пространство в р- и п-областях. Однако поскольку поперечные размеры пучка все же относительно невелики, выходное излучение имеет большую расходимость (несколько градусов). [c.297]

Пороговое условие генерации в СОг-лазере может удовлетворяться для различных собственных частот резонатора, попадающих в пределы контуров усиления для переходов между различными вращательными подуровнями, и поэтому, если не принимать специальных мер, СОг-лазер может генерировать на нескольких вращательных переходах одновременно. [c.122]

Из выражений (11.6.17) следует, что как коэффициент отражения В(0)/А (0), так и коэффициент прохождения А L)/A (0) при этом обращаются в бесконечность. Устройство действует как генератор, поскольку оно обеспечивает ненулевые значения полей В(0) и Л (L) на выходе при нулевом поле на входе [Л(0) = 0]. Следовательно, условие (11.6.20) представляет собой условие генерации для лазера с распределенной обратной связью [9]. В случае g = О из выражений (11.4.16) или (11.4.20) следует, что А Ь)/А <У) < 1 и 1В(0)М(0)1 < 1, т. е. мы имеем пассивное устройство без общего усиления. [c.477]

В этих лазерах благодаря отсутствию нерезонансных потерь энергии непосредственно в активной среде облегчено выполнение порогового условия генерации. Даже при не слишком жестких требованиях к зеркалам (потери на зеркалах порядка 1 %) выполнение условия самовозбуждения достигается относительно простым увеличением длины активной среды, что, в частности, и объясняет наличие большого числа газовых лазеров в широком диапазоне длин волн. [c.39]

Поскольку в ряде практических случаев требуется высокая монохроматичность излучения ( Ю МГц), применяется режим селекции типов колебаний, основанный на создании в оптическом резонаторе лазера условий, при которых генерация развивается и происходит на одном, преимущественном типе колебаний. Путем [c.163]

Более интересен тот случай, когда в резонаторе присутствуют несколько типов аберраций различных порядков, имеющих разные знаки, в результате чего координатная зависимость оптического пути между зеркалами резонатора становится немонотонной. Наиболее ярко проявляется своеобразие действия таких аберраций в лазере с плоским резонатором. Его поперечное сечение разбивается на области, условия генерации в которых рез- [c.80]

Принцип действия. Для осуществления лазерной генерации в режиме самовозбуждения необходимо, как известно, обеспечить 1) амплитудное условие генерации, т.е. создать усиление в активной среде, достаточное для компенсации всех видов потерь 2) фазовое условие генерации, т.е. реализовать положительную обратную связь за счет использования оптических резонаторов либо самопроизвольно записывающихся объемных фазовых решеток в нелинейной среде 3) затравочное шумовое излучение, из которого развивается генерация. В традиционных лазерах усиление возникает в процессах вынужденного излучения в активной среде с инверсной населенностью. При пороговом значении накачки усиление света компенсирует его потери [c.9]

Пороговые характеристики с учетом линейного поглощения. Пороговые условия генерации для лазеров такого типа (рис. 5.1) определяются соотношением [c.174]

Анализ пороговых условий генерации лазеров с двойным обращающим зеркалом приведен в п. 4.2.5. [c.194]

Через 10 с в отсутствие разряда, а значит, и усиления в трубке с аргоном A i в резонаторе НЭ—Зз возникала вторичная генерация, которая иногда бьша смещена по частоте. Ее мощность составляла 5 мВт. По мере роста тока разряда в трубке АС2 мощность генерации в гибридном лазере монотонно росла до 17 мВт при сохранении исходной мощности 12 мВт обращенного пучка, отражавшегося нелинейным элементом в направлении управляющего лазера. В то же время коэффициент отражения обращающего зеркала падал приблизительно со 100 до 70 % в соответствии с ростом усиления в разряде аргона, чем обеспечивалось сохранение стационарных условий генерации. [c.205]

Кинетика генерации в описанной системе исследовалась экспериментально на неодимовом лазере, работающем в режиме свободной генерации по схеме рис. 6.11 [41]. В качестве нелинейной среды использовались поглощающие растворы с тепловой нелинейностью. Инициирование генерации в плече 2 осуществлялось за счет вынужденного температурного рассеяния и тепловой дефокусировки в направлении плеча 2 излучения, генерируемого в резонаторе 1. По достижении пороговых условий генерации в плече 2 его излучение начинает влиять на генерацию в резонаторе 1. Вначале возникает пичок сложной формы (тройной), затем постепенно исчезают пички с периодом следования исходной генерации в резонаторе 1 и устанавливается генерация всей системы с новым периодом следования пичков. Этот период близок к периоду следования пичков в резонаторе, образованном из плеча 2 путем установки в него зеркала З4 (рис. 6.11). [c.214]

При внесении экрана Э2 в этих условиях генерация лазера 2, естественно, прекращается (/2 0), /рс резко уменьшается, а интенсивность 7i возрастает. Затем возникает генерация в лазере 3 (пучок /3), /рс вновь возрастает, а 1 уменьшается, но j e из-за стирающего действия излучения лазера 3. [c.246]

В предшествующем рассмотрении мы не обращали внимания на особенности, которые могут быть вызваны размещением поглотителя вблизи зеркала с большим коэффициентом отражения. Ряд экспериментальных исследований показал, что расположение узкой кюветы с поглотителем в контакте с глухим зеркалом увеличивает стабильность генерации и способствует укорочению импульсов (см., например, [6.12]). Такое действие тонкого контактного поглотителя обусловлено тем, что падающий на зеркало и отраженный импульсы перекрываются в насыщающемся поглотителе, это позволяет достигать насыщения при меньших интенсивностях или энергиях импульсов и благоприятствует процессу синхронизации мод. Эффекты когерентного перекрытия двух импульсов могут быть использованы особенно эффективно, если такие встречные импульсы распространяются в кольцевом резонаторе и перекрываются в тонком поглотителе [6.6, 6.7, 6.33, 6.37—6.39]. Таким путем к настоящему времени были получены наиболее короткие импульсы длительностью около 50 фс, возбуждаемые в резонаторе лазера (ср. п. 6.3.4). При этом максимальное перекрытие встречных импульсов в поглотителе обеспечивается системой автоматически, так как оно соответствует оптимальным условиям генерации, если только оба импульса одинаково усиливаются активной средой. Последнее обеспечивается таким размещением усилителя и поглотителя, когда расстояние между ними составляет четвертую часть длины резонатора. В этом разделе мы хотим вывести уравнения, описывающие когерентное перекрытие двух встречных импульсов в лазере. Это описание в одинаковой степени должно касаться двух различных ситуаций контактного поглотителя в линейном резонаторе и режима синхронизации мод в лазере с кольцевым резонатором со сталкивающимися импульсами (СРМ) ([6.13, 6.29]). Мы будем считать, что в случае линейного резонатора оптические элементы расположены, как показано на рис. 6.3, при Ua = 0 я оптимальном размещении усилителя в середине резонатора (Ur = Ui). В случае кольцевого СРМ-лазера отраженный луч на модели рис. 6.3 не проходит снова через отдельные элементы, а направляется оптической системой непосредственно к точке 2. При этом расстоя- [c.202]

Для широкодиапазонной внутрирезонаторной лазерной спектроскопии необходимо, чтобы в лазере имелись условия генерации широкого спектра. Такие условия хорошо реализуются при использовании активной среды с неоднородно-уширенной полосой усиления. Ранее ( 17) было показано, что в этом случае спектр генерации суш.ественно уширяется. Если спектр пропускания исследуемого объекта имеет характерный масштаб структуры, меньший однородной ширины отдельного активного центра, то такая структура хорошо проявится. [c.229]

Резонатор выделяет не только узкие интервалы, но и определенное направление излучения (оптическую ось лазера), для которого выполнено условие генерации. Для других направлений это условие не выполняется, и в этом заключается еще одна избирательная роль оптического резонатора. [c.129]

Условия генерации лазера. Принимая во внимание малость времён безызлучательных переходов по отношению ко временам жизни верхнего лазерного уровня и даже ко времени лазерного перехода ( А,В), получим из системы (4.51)-(4.56) уравнение для разности населённостей лазерных состояний АМ = N2 — М и уравнение для среднего числа фотонов д [c.158]

Рассмотрим теперь левую часть неравенства (2.3). Чтобы удовлетворять условию (2.3), необходимо иметь разность (Яа— 1)> т. е. инверсию заселенностей, как можно большей. Объем V должен быть как можно меньше или же, если рассматривать отношение инверсии к объему, то достаточно большой должна быть плотность инверсии. Множитель V следовало бы иметь как можно меньше, но поскольку в каждом случае желательно получить генерацию света на определенной длине волны, величина фиксирована и не может быть изменена. Однако мы видим, что с увеличением частоты становится все более трудным обеспечить выполнение порогового условия генерации, что делает чрезвычайно сложным создание рентгеновского лазера. Как ширину атомной линии так и спои- [c.39]

В связи с многочисленными приложениями лазеров очень желательно, конечно, было бы иметь лазеры с очень короткими длинами волн. Лазеры рентгеновского и гамма-диапазонов пока еще не созданы. Возможными активными средами могли бы быть возбужденные ядра атомов, которые могут испускать гамма-лучи. Для решения проблемы резонатора предложен принцип распределенной обратной связи. Поскольку в пороговое условие генерации (2.3) входит величина реализация таких лазеров, по-видимому, будет очень трудной задачей. [c.63]

Появление лазеров вызвало интенсивное развитие методов внутр. М, с., основанных на управлении когерентным излучением за счёт изменения параметров лазера. При этом мы. устройства, применяемые как внеш. модуляторы, номещаются внутри оптического резонатора лазера. Используя разл. способы внутр. модуляции, получают любой вид М. с. амплитудный, частотный, фазовый и поляризационный. Частотой излучения лазера управляют, изменяя добротность оптич. резонатора лазера, напр. менян оптич. длину резонатора. С этой целью одно из зеркал резонатора закрепляют либо на магнитострикционном стержне (см. Магнитострикционный преобразователь), либо на пьезоэлементе и изменяют длину резонатора синхронно с модулирующим напряжением. Тот же эффект достигается путём изменения показателя преломления среды, заполняющей резонатор, для чего используется электрооптич. кристалл. Частотную модуляцию излучения лазера можно получить также при наложении на активную среду магн. или электрич. полей (см. Зеемана эффект, Штарка эффект), под действием К-рых происходит расщепление и смещение рабочих уровней атомов, ответственных за генерацию когерентного излучения. Изменяя величину коэф. усиления, получают амплитудную модуляцию излучения лазера. Для этого воздействуют на разность населённостей активной среды, либо изменяя мощность её возбуждения, либо используя всцомогат. возбуждение, приводящее к-перераспределению населённостей. Амплитудная модуляция излучения может быть получена и при помощи модуляции тока разряда газовых или полупроводниковых лазеров, работающих в непрерывном режиме. Одним из методов управления когерентным излучением является модуляция величины обратной связи лазера, т. е. коэф. отражения зеркал резонатора. С этой целью используют резонатор, одно из зеркал к-рого вращается с большой скоростью, и потому условия генерации выполняются лить в короткие промежутки времени. Вместо зеркал часто используют вращающуюся призму полного внутр. отражения. Изменение величины обратной связи можно получить, заменяя одно из зеркал на систему зеркал, образующих интерферометр Фабри — Перо. Коэф. отражения такого резонатора зависит от расстояния между зеркалами, изменяя к-рое можно модулировать интенсивность излучения и получать т. н. гигантские импульсы, мощность излучения в к-рых существенно превосходит мощность непрерывной генерации. Наконец, излучение лазеров также модулируют, изменяя добротность оптич. резонатора путем введения потерь, величина к-рых управляется внеш. сигналом. Для этого используют модуляторы на основе элек- [c.184]

Активная среда Р. л.— высокононизиров. плазма с электронной темп-рой от неск. сотен эВ до неск. кэВ, создаваемая при облучении мишени (напр., тонкой фольги из селена и иттрия) мощными лазерами видимого и ИК-диапазонов. Плазменное образование имеет длину в неск, см (0,5—5 см) и поперечный размер 0,01 — 0,1 см. Плазма создаётся, как правило, фокусировкой излучения либо 2-й гармоники N<1 УАО-лазера (см. Твердотельным лазер), либо излучения СОг-лазера, имеющих энергию излучения 1 кДж и длительность импульса генерации 0,1 — 10 нс. Энергия, необходимая для создания иона заданной кратности, и плотность атомов активного элемента в мишени определяют плотность энергии лазерного излучения накачки, необходимую для создания активной среды. Пороговые условия генерации Р. л. определяют мин. значения плотности ионов в плазме. Если длина поглощения генерируемого рентг. излучения больше длины активной области Ь кристалла, то пороговое условие генерации имеет вид [c.365]

В реальном лазере резонатор заполнен активной средой. При выполнении условий генерации внутрирезо-наторные потери и потери когерентного излучения через выходное окно резонатора непрерывно восполняются. Поэтому добротность квантового генератора Q Qp и ширина одномодового излучения лазера Ауд в принципе может быть существенно уже Avp. В пределе ширина спектра непрерывного лазера определяется мощностью спонтанного излучения возбужденных частиц среды и может составлять [c.56]

В заключение укажем еще одно явление, способное приводить к пйчковому режиму генерации. Линия флюоресценции твердотельных лазеров (см. табл. 1.1) достаточно широка, длина резонатора, наоборот, мала и поэтому все они, как правило, могут работать на большом числе продольных мод. Активные ионы рабочего тела в твердотельных лазерах закреплены на своем месте в матрице. Поэтому возникновение генерации на одной из собственных частот резонатора приводит к снижению коэффициента усиления в слоях рабочего тела, совпадающих с пучностями стоячей электромагнитной волны. В результате этого создаются предпочтительные условия генерации с пучностями поля, соответствующими узлам ранее рассмотренной моды, и возникает возможность пичкового режима генерации. [c.173]

Рассмотрим сначала пороговое условие генерации лазера. Предположим, что в момент времени = 0 в резонаторе вследствие спонтанного испускания присутствует некоторое небольшое число фотонов Qi. При этом из уравнения (5.186) следует, что для того, чтобы величина q была положительной, должно выполняться условие VaBN > 1 /тс. Следовательно, генерация возникает в том случае, когда инверсия населенностей N достигнет некоторого критического значения N , определяемого выражением [c.246]

Пусть в нелинейной среде заданы поля трех волн — накачки Еу, Е2 и сигнальной з. Тогда в (1.10) = + 2 + 3 и эффективность возникновения четвертой обращенной волны Ец Е1 определяется кубической нелинейностью Е Е2Ё1. При этом, согласно (1.11), добавка к 6 пропорциональна интенсивности воздействующего поля I -= Е . Поэтому любая среда, которая обладает кубической нелинейностью, может быть использована в лазерах на динамических решетках, если она обеспечивает выполнение условий генерации. [c.17]

Теория стационарной однонаправленной генерации кольцевого ФРК-лазера на двухпучковом смешении [1, 2, 4], основанная на приближении плоских волн, при заданных внешних параметрах (накачке Ii (0), расстройке резонатора AL, потерях за проход (а/ — In Л) и выполнении фазового условия генерации (4.1) определяет безразмерный сдвиг частоты генерации [c.129]

Лазер с одним обращающим зеркалом. Первый среди реализованных ФРК-лазеров [55, 57] содержал четырехволновое обращающее зеркало на кристалле BaTiOs с двумя встречными пучками накачки и обычное зеркало. Пороговые условия генерации в этом случае получаются из условия, что коэффициент отражения обращающего зеркала должен настолько превысить единицу, чтобы скомпенсировать потери при отражении от обычного зеркала [c.154]

С другой стороны, соотношение (5.2) показывает, что для лазера рассматриваемого типа существует абсолютный порог по соотношению интенсивностей накачки вне определенного интервала значений г пороговое условие генерации не может быть вьшолнено ни при каких значениях 7 /. Этот интервал определяется следующим образом [5] [c.175]

Как известно (см. 3.4), в случае классического кольцевого резонатора условие генерации накладьшает требование либо на длину волны накачки, либо на длину резонатора. Поэтому режим генерации такого кольцевого лазера оказывается в случае импульсной накачки слабо воспроизводимым. Как отмечают авторы [15], хотя мощность генерации достигала 1 Вт, генерация наблюдалась в среднем на одном из десяти выстрелов. [c.184]

Запуск лазера не требует специальных мер, кроме синхронизации времени накачки активной среды и нелинейного элемента. При выполнении пороговых условий генерация стартует с затравочного когерентного рассеяния пучков накачки вспомогательного лазера, которое усиливается в активной среде. Каждая частота накачки автоматически является собственной частотой ОВФ-резонатора, и на ней возникает генерация при выполнении пороговых условий. Кроме того, возможна генерация и на дополнительных частотах w ,- w2 / 4i (w2= 1, 2, 3,. ..), если они попадают в полосу усиления обращающего зеркала и для них выполнены пороговые условия с jnieTOM конкуренции мод. Внутрирезонаторные фазовые возмущения скомпенсированы только в njniKe / вых> выходящем сквозь обычное зеркало 3i, и остаются в пучке выходящем сквозь обращающее [c.191]

Еще более независимыми является само стартующий самонакачиваю-щийся гибридный лазер (рис. 6.1 г) [2], в котором начальная генерация развивается при открытом затворе ЗТВ между 3i и вспомогательным зеркалом 3s, образующими обычный резонатор. После достижения пороговых условий генерации в ОВФ-резонаторе затвор закрывается за время At[c.191]

После создания обращающего зеркала генерация лазера продолжалась и при прерьшании сигнального пучка. При этом обращающее зеркало продолжало существовать более продолжительное время, чем время релаксации записанных в нелинейной среде голографических решеток, ответственных за возникновение обращенного пучка (время релаксации указанных решеток составляло примерно 30 мкс). Когда пороговое условие генерации еще выполнено, а сигнальный пучок прерван, обращающее зеркало поддерживается за счет отражения от зеркала Зг пучка, рожденного при дифракции пучков накачьси на записанных ранее решетках. [c.212]

Рассмотренный режим работы лазера одночастотный, если условие генерации выполнено только на максимуме полосы люминесценции. Однако такая ситуация реализуется лишь вблизи порога генерации, когда величина неоднородного уширения превышает величину однородного уширения в несколько раз. Наиболее просто это продемонстрировать в отсутствие кросс-релаксации, т. е. при / = 0. Для нарушения одночастотности необходимо, чтобы на частоте V V выполнилось условие [c.161]

Из вышеизложенного ясно, что достоинства лазеров с управляемым при помощи ПМС распределением генерируемого излучения заключены отнюдь не в их энергетической эф ктивности (как раа эта характеристика является их слабой стороной), а в информационных возможностях. Примером последних является внутрирезонаторное считывание информации со светоадресуемого ПМС с повышением контраста действительно, при малоконтрастном изображении на ПМС возможно выбрать такие условия усиления в активной среде что для областей, содержащих изображение, будет выполняться пороговое условие генерации, а для прочих областей ПМС — нет. [c.194]

Центральная частота излучения лазера с селектором совпадает с частотой, на которой выполняется пороговое условие генерации, т. е. равенство коэффициента усиления a(v) потерям 7(v), Приравнивая эти величины, можно найти центральную частоту генерации. В том случае, когда ширина полосы усиления Avл значительно превышает бvp (бvp<0,15Avл), частота генерации совпадает с частотой минимума потерь VI, а пороговый коэффициент усиления возрастает, отслеживая форму линии усиления. При увеличении бvp (бvp O,lAvл) частота генерации перестает быть линейной функцией частоты настройки (минимума потерь). Происходит затягивание частоты в сторону максимума коэффициента усиления. [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...