КПД лазеров связь на выходе резонатора

Управление параметрами лазерного излучения осуществляется различными методами реализация некоторых из них превращается в сложную техническую задачу. Приборы управления могут устанавливаться внутри резонатора лазера или вне его. В некоторых случаях они связаны с лазером и вместе с ним составляют как бы единый прибор, а иногда выполняются в виде отдельных блоков, которые легко сопрягаются с лазером. Если прибор управления находится внутри резонатора, то он участвует в процессе формирования лазерного луча, воздействуя на него таким образом, чтобы на выходе из резонатора лазерный луч имел необходимые параметры излучения. [c.69]

Для того чтобы усилитель превратить в генератор, необходимо ввести подходящую положительную обратную связь. В СВЧ-диапазоне это достигается тем, что активную среду помещают в объемный резонатор, имеющий резонанс при частоте V. В лазере обратную связь обычно получают размещением активной среды между двумя зеркалами с высоким коэффициентом отражения(например, между плоскопараллельными зеркалами, как показано на рис. 1.3). В этом случае плоская электромагнитная волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном зеркалам, будет поочередно отражаться от них, усиливаясь при каждом прохождении через активную среду. Если одно из двух зеркал сделано частично прозрачным, то на выходе системы можно выделить пучок полезного излучения. Одна- [c.14]

В заключение вычислим оптимальную связь на выходе лазера при Явх = 140 кВт, т. е. когда мощность накачки лазера в х = 2,8 раза превышает пороговое значение на рис. 5.18. Поскольку х ин = = 44,6, из (5.46) получаем ( 2) опт = 0,23, что соответствует (Т2)опт = 20%. Отсюда следует, что резонатор чрезмерно открыт. Это, возможно, сделано преднамеренно, поскольку, хотя это и приводит к небольшому (- 10 %) уменьшению выходной мощности лазерного пучка, зато улучшает его фокусирующие свойства. Действительно, увеличение Т2 достигается за счет увеличения числа М и, следовательно, ширины кольца выходного пучка [ (М—1)02 см. рис. 4.41]. Это приводит к улучшению свойств пучка при фокусировке. [c.272]

Медленность затухания обычно не препятствует выходу на стационарный уровень генерации. Однако на практике все твердотельные лазеры в обычных условиях не выходят на стационарный уровень излучения, а работают в режиме хаотических пульсаций. Для объяснения такого несоответствия учтем, что обычно лазер находится под воздействием различных возмущений, в том числе и механического характера, приводящих к разъюстировкам резонатора, т. е. дополнительным потерям. Эти потери модулируют уровень пороговой инверсной населенности. Так, если к моменту Т5 (рис. 18.2) потери в резонаторе возросли, то пороговое условие выполнится позже, и уровень поля в резонаторе к этому моменту может оказаться равным или меньшим, чем в момент начала предыдущего пичка. В результате пичок будет равным или большим предыдущего (не будет затухания)—связь между пичками разорвется. Можно оценить, каковы должны быть изменения потерь. Так, чтобы т (Т5) = /По, достаточно наличия прироста инверсной населенности б/г (равного приросту потерь) [c.172]

Явление оптической бистабильности, по-видимому, может найти разнообразные применения в оптических устройствах важного прикладного значения. Поэтому мы остановимся на этом явлении и довольно подробно изложим его теорию. Рассмотрим экспериментальную схему, представленную на рис. 9.1. Когерентное световое излучение лазера (поле Е1) падает на зеркало, от зеркала частично отражается, а частично проходит в среду. Здесь оно распространяется в виде волны и достигает второго зеркала. Затем тоже частично отражается ( 2)1 з частично выходит из системы. Нас интересует, как связано поле Е прошедшей волны с полем Е1 на входе. В дальнейшем будем считать, что резонатор Фабри—Перо, изображенный на рис. 9.1, настроен в резонанс (или почти в резонанс) с полем Е, падающей волны. Если среда отсутствует, то мощность прошедшего света /7- пропорциональна входной мощности / , причем коэффициент пропорциональности зависит от расстройки резонатора и его резкости (ширины его резонансов). Качественно новые явления могут возникать, если резонатор заполнен веществом, для которого поле падающего света оказывается резонансным или почти резонансным. В отличие от обычного случая лазера, активное вещество которого некогерентно накачивается извне, в нашем случае в отсутствие когерентного поля Ес вещество находилось бы в основном состоянии. Такое вещество должно поглощать по- [c.231]

Индуцированное излучение преобразуется в резонаторе в световые лучи, часть из которых выходит через систему зеркал из трубы, образуя излучение с полезной выходной мощностью. Оставшаяся часть лучей отражается в трубку, обеспечивая обратную связь, необходимую для механизма лазера. [c.114]

Для повышения чувствительности ОА-метода в большинстве случаев целесообразно увеличить среднюю интенсивность излучения в ОА-ячейке (не выходя в режим насыщения). При фиксированных параметрах лазера это можно осуществить за счет фокусировки излучения, увеличения числа проходов луча через ОА-ячейку помещением ячейки внутрь резонатора лазера. Эти способы дают возможность увеличивать чувствительность более чем в 100 раз [12]. Реализация высокой чувствительности лазерных ОА-спектрометров ограничивается фоновыми сигналами различной природы, происхождение которых не связано с поглощением излучения в исследуемой среде. Авторы [12] дают следующую классификацию фоновых сигналов. [c.138]

Кинетические уравнения для лазерного усилителя. Для получения предельно мощных лазерных импульсов используют специально сконструированные системы из задающего генератора и каскада усилителей лазерного излучения. Усилители представляют собой лазеры, лишенные оптической обратной связи, т.е. не содержащие оптического резонатора. Последнее обстоятельство значительно упрощает конструкцию, ослабляет требования к оптическому качеству, стойкости и значению оптической апертуры активной среды усилителя, и по этой причине на выходе генераторно-усилительного каскада удается получать высококачественные лазерные импульсы с гораздо большей энергией, чем импульсы, получаемые с помощью одного генератора. Система генератор + + усилители позволяет удовлетворить взаимно противоречивые требова- [c.35]

В простейшем варианте пучок непрерывного лазера пропускается через кристалл ВаТЮз, в котором он испытывает сильное ослабление в результате светоиндуцированного рассеяния ( 2.2). Достижение нужной степени ослабления осуществляется управлением усиления за проход при изменении угла падения пучка на кристалл. Пучок легко ослабляется в десятки раз. Допустимые пределы интенсивности 1 I 100 Вт/см . Нижний предел определяется темновой проводимостью ( 2.1), верхний — тепловым разрушением сегнетоэлектрической фазы (для ВаТЮз точка Кюри равна Т 120 °С). Свет, выводимый из пучка, не поглощается, а только изменяет направление своего распространения. Необходимые потери связаны лишь с записью решеток. Естественно, что некогерентный свет в указанном процессе не участвует. При необходимости эффективного использования всего излучения (в том числе и выводимого из падающего пучка) выгоднее использовать двухпучковые схемы, а также все схемы саКюнакачиваю-щихся лазеров на четырехволновом смешении. В эксперименте пучок Аг -лазера (488 нм, 12 мВт) фокусировался на кристалле ВаТЮз. прозрачность которого через 120 мс выходила на стационарное значение 2 % в схеме с рассеянным светом и 5 % в схеме с ФРК-лазером с полулинейным резонатором (отметим более эффективное ослабление пучка в отсутствие лазерной генерации). Описанный нелинейный ограничитель мощности лазерных пучков обладает рядом достоинств [14] работа во всем видимом и ближнем ИК диапазонах, возможность одновременного ослабления нескольких пучков с различными углами падения и/или длинами волн (в том числе с малыми длинами когерентности), многократное использование одного кристалла путем стирания наведенных решеток и др. [c.238]

Др. возможность состоит в том, что возмущение растёт всюду, в т. ч. в месте его появления. Это — а б с. неусто11Чивость, существующая благодаря наличию внутренних обратных связей, распределённых по всей активной системе. Примером может служить электронная лампа обратной волны, в к-рой возмущения, усиленные электронным потоком, переносятся эл.-магн. полями в обратном направлении, подвергаясь многократному усилению. Конечно, в большинстве реальных систем чёткое разделение конвективных и абс. неустойчивостей оказывается невозможным так, распределённый усилитель превращается в генератор при добавлении внешней обратной связи, если замкнуть этот усилитель в кольцо (соединить выход со входом) или ввести отражатели (зеркала), принуждающие возмущения многократно проводить через одни и те же участки активной среды. Так устроены лазеры, гиротроны и др. приборы с активными средами внутри резонаторов сходным образом водут себя упругие пластинки, обтекаемые потоком воздуха (флатторная неустойчивость), и др. [c.327]

Генератор с двумя областями взаимодействия. К генераторам с незамкнутым резонатором относится, ФРК-лазер с двумя областями взаимодействия [32,33] (в зарубежной литературе схема получила название at onjugator по первому обращенному изображению) (рис. 4.13). Единственный пучок света, падающий на кристалл с отполированными боковыми гранями, порождает внутри петлю обратной связи с двумя распространяющимися навстречу друг другу взаимно сопряженными волнами Волна 7, выходящая из первой области взаимодействия в направлении ребра образца, возвращается в качестве волны 2 во вторую область взаимодействия. В свою очередь, из второй области выходит встречная по отношению к 2 волна 1, которая возвращается в первую область взаимодействия как волна 2. [c.140]

Качественно эффект самоохлаждения можно понять следующим образом. При непрерывной накачке из состояния g в полосу поглощения (состояние 3) со скоростью П, мощность которой выше пороговой, в резонаторе лазера накапливается когерентное электрическое поле большой амплитуды. Оно вызывает быстрые индуцированные переходы между состояниями 1 и 2 со скоростью В. Инверсия населённостей этих состояний принимает такое значение, чтобы скомпенсировать все потери, которые связаны как с выходом излучения из резонатора, так и с оттоком части энергии поля на примесь иттербия. Поскольку длина волны генерации попадает в длинноволновое крыло линии поглощения иттербия, то величина Ь составляет небольшую долю от скорости В и потери на иттербии обусловлены главным образом скоростями спонтанной люминесценции иттербия а и а. Пусть О нагрев лазера преимущественно обусловлен безызлучательными переходами лазерных ионов из состояния 3 в состояние 2, сопровождающимися рождением фонона с энергией Ш32, и скоростью накачки П. Величина расщепления Ш32 в два-три раза меньше, чем величина расщепления основного состояния ионов иттербия 1г0.2 , на нижний подуровень которого происходит спонтанное излучение в анистоксовой области, приводящее к охлаждению. Понятно, что существует некое соотношение между значениями скоростей П,А,В и Ь,а,а, при котором процесс охлаждения будет компенсировать или даже превосходить процесс нагрева. [c.156]

Лазер — прибор, действие которого основано на получении стимулированного или вынужденного излучения, отличающегося от спонтанного излучения своей монохроматичностью, высокой степенью когерентности, высокой направленностью н значительной мощностью. Схема прибора состоит из четырех элементов активного вещества, зеркального резонатора, источника возбуждения и источника питания (рис. 2.1), Для получения стимулированного излучения активное вещество генератора переводится сначала с помощью возбуждения (накачки) из равновесного состояния в неравновесное, в результате чего его внутренняя энергия значительно повышается. Эта энергия удерживается возбужденными частицами, которые сосредоточиваются на энергетическом уровне, расположенном выше основного, В результате возбуждения активного вещества часть возбужденных частиц срывается с верхнего уровня и переходит на нижний, выделяя при этом кванты электромагнитной энергии оптического диапазона. Выделение этой энергии на частоте перехода приводит к резонансному выделению энергии всеми возбужденными частицами, сосредоточенными на верхнем энергетическом уровне. Происходит лавинообразное нарастание эне,ргии на частоте перехода. Излучение каждой частицы связа ю с излучением другой частицы по времени и фазе, в результате чего суммарное выходное излучение отличается высокой степенью когерентности. Вследствие того, что в излучении участвуют возбужденные частицы, расположенные на одном энергетическом уровне, выходное излучение отличается высокой монохроматичностью. Применение зеркального резонатора, расположенного по торцам активного -вещества, приводит к тому, что значительно усиливается только то излучение, которое распространяется параллельно оси активного вещества, все остальное выходит из активного вещества, не получив значительного усилия. В результате этого угловая расходимость выходного излучения очень мала, т. е. излучение отличается высокой направленностью. Вследствие того, что в излучении одновременно принимает участие большое количество возбужденных частиц, выходное излучение имеет значительную спектральную мощность. [c.24]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...