Лазерная генерация частота

Теперь нетрудно понять, как на практике осуш,ествляют генерацию второй гармоники. Для этого берут подходящий кристалл и вырезают образец так, чтобы падающий на него нормально лазерный пучок частоты со образовывал угол синхронизма 0 с оптической осью кристалла ОА (рис. 9.11, е). При этом надо позаботиться о поляризации падающего светового пучка он должен быть линейно поляризован перпендикулярно плоскости главного сечения (перпендикулярно плоскости рисунка), с тем чтобы сыграть в кристалле роль обыкновенной световой волны. Вот, собственно говоря, и все. В нелиней юм кристалле возникает световая волна частоты 2со, линейно поляризованная в плоскости главного сечения. [c.234]

Из проведенного выше рассуждения теперь ясно, что на уровне Е накапливается большая доля энергии накачки, и, следовательно, этот уровень хорошо подходит на роль верхнего лазерного уровня. Действительно, лазерная генерация в рубине имеет место на переходе ->Мг (линия Ri) с длиной волны Х, = = 694,3 1Ш (красная). Однако следует заметить, что расстояние между 2Л и по частоте ( 29 см- ) мало по сравнению с kT//i ( 208 см- ), и, следовательно, населенность уровня 2А [c.333]

В качестве последнего случая мы должны были бы рассмотреть лазерную генерацию на многих поперечных модах. Можно показать (см. задачу 7.16), что такой лазер обладает только частичной пространственной когерентностью. Это происходит потому, что моды здесь различаются как своими поперечными распределениями, так и собственными частотами. [c.459]

До настоящего времени все эксперименты по лазерной генерации сверхкоротких импульсов деформации были выполнены при комнатных температурах, что фактически позволяло исследовать распространение акустических волн с частотами Va slO ГГц лишь на микроскопические расстояния. Использование оптически возбуждаемых пикосекундных акустических импульсов для диагностики макроскопических образцов возможно только при низких (гелиевых) температурах. Как теоретически показано в [88], переход к столь низким температурам вносит качественные изменения в процесс термоупругой генерации звука. С одной стороны, исключается возможность генерации сверхкоротких импульсов деформации на поверхности макроскопических металлических образцов. Действительно, с понижением температуры электронная теплопроводность металлов сильно возрастает [89], а при гелиевых температурах электроны могут распространяться, не рассеиваясь в течение интервалов времени, значительно превышающих т [90]. В этом случае характерный размер нагреваемой за время воздействия области (Оф — скорость Ферми электронов проводимости) и [c.165]

Учитывая уникальность и метода и аппаратурной реализации ЛП-лидаров, дадим для иллюстрации краткое описание ЛП-ли-дара с твердотельным лазером на рубине и выносным зеркальным отражателем. Резонатор лазера образован диэлектрическим зеркалом и выходным зеркалом, роль которого выполняет торец линзы с диэлектрическим покрытием. Предусмотрена система вакуумирования до 10- тор и заполнения заданным газовым составом с регулируемыми парциальными давлениями газов активной части резонатора и полости телескопа. Лазер работает в импульсно-периодическом режиме с частотой 0,5 Гц, без модуляции добротности. Часть излучения выводится через зеркало резонатора с коэффициентом пропускания 1—2 % и поступает на систему регистрации. В лидаре предусмотрены отображение на осциллографе кинетики мощности лазерной генерации, а также регистрация тонкой структуры спектра лазерной генерации с по- [c.216]

Какие функции в лазере выполняют активная среда и резонатор Какими факторами определяется частота, иа которой происходит лазерная генерация [c.455]

Однако, можно попытаться использовать антистоксовый механизм охлаждения внутри самой лазерной среды для того, чтобы управлять балансом производимого тепла. Это можно сделать подбирая специальным образом параметры накачки и лазерной генерации. В результате получится радиационно сбалансированный лазер без избытка тепла, поскольку в среднем оно будет компенсироваться сдвигом частоты генерации. [c.139]

Поскольку атомы газа движутся, существует эффект Доплера. Он играет особенно важную роль, если имеет место лазерная генерация. В соответствии с эффектом Доплера частота перехода соо атома, удаляющегося со скоростью и от наблюдателя, сдвигается по закону [c.100]

Сравним этот результат с выражением (6.37) для случая неподвижных атомов и единственного направления поляризации. Первый член в правой части равенства (6.108) равен соответствующему члену в выражении (6.37), если не считать множителя 1/3, который возник как результат интегрирования по поляризации (только треть атомов при усреднении участвует в лазерной генерации). З от член представляет зависящий от мощности эффект затягивания частоты и возникает из-за доплеровской формы линии. [c.166]

Вместе с тем разности частот аксиальных мод в лазере тоже даются выражениями (7.26) и (7.25) (вспомним, что в промежутке между двумя зеркалами должно укладываться целое число полуволн лазерного излучения). Таким образом, частоты, возникающие при модуляции, попадают в резонанс с соседними модами, так что частоты могут очень эффективно взаимодействовать (этому резонансу препятствуют, впрочем, различные уходы частоты, связанные с процессом лазерной генерации — см. ниже). [c.176]

Резонаторы с дисперсионными элементами. Весьма эффективный способ сужения спектра лазерной генерации основан на использовании в лазерном резонаторе элементов, коэффициенты пропускания которых характеризуются резко выраженными зависимостями от частоты световых колебаний. Чаще всего в роли таких элементов используются дифракционные решетки и наклонные интерферометры Фабри-Перо. Па рис. 2.2.11, Изображен лазер, резонатор которого содержит такие элементы. Дифракционная решетка в нем одновременно выполняет функции резонаторного зеркала. Наличие в резонаторе наклонного интерферометра позволяет дополнительно сузить спектральный интервал, выделяемый дифракционной решеткой. Достоинством приведенной схемы является возможность простым вращением решетки перестраивать частоту генерации лазера. [c.82]

Метод скоростной лазерной спектрофотометрии [31], основанный на использовании лазеров с перестраиваемой в течение импульса генерации частотой позволяет производить запись контура отдельной спектральной линии с временным разрешением 10 с. [c.194]

Во всех случаях, показанных на рис. 3.18, имеет место определенная подстройка частоты пульсаций под частоту модуляции. В частности, указанная подстройка происходит в случае (б), где частота со следования пичков оказывается равной сом/8 (как говорят, на частоте со, /8 наблюдается синхронизация пичков). Периодическая модуляция добротности резонатора способствует, таким образом, упорядочению процесса лазерной генерации [92, 93]. [c.319]

Действительные части членов, пропорциональных (ХД ) соответствуют процессу рассеяния, при котором 2 кванта с частотой соь превращаются в квант аз и квант соо (или обратному процессу). Интерференция всех процессов рассеяния приводит в однородной среде к генерации лазерным лучом частот соз и соа (или к обратному процессу). Интересна физическая интерпретация мнимых частей членов, содержащих Эти [c.87]

Активная область полоскового лазера образует прямоугольную полость, играющую роль резонатора для лазерного излучения. В таком резонаторе может существовать несколько типов колебаний (мод), каждый из которых характеризуется своей частотой. На этих частотах может возбуждаться лазерная генерация и, следовательно, такие составляющие появятся в выходном излучении лазера. Каждая мода характеризуется тремя целыми числами (i, /, k), которые соответствуют числу максимумов распределения электромагнитного поля по трем взаимно перпендикулярным направлениям внутри резонатора (рис. 11.3). [c.292]

Уширение линии называется однородным, если линии каждой молекулы (или атома) уширяются одинаковым образом. Следовательно, в случае однородного уширения все молекулы (или атомы) имеют одну и ту же форму и ширину линии, и поэтому независимо от частоты одинаково взаимодействуют с излучением. Такие, например, механизмы уширения, как естественный и столкновительный, дают однородное уширение. При однородном уширении насыщение коэффициента усиления происходит также однородно, и лазерная генерация осуществляется на частоте той моды резонатора, которая первой испытывает насыщение. Эту ситуацию иллюстрирует рис. 5.10. Верхняя кривая — потенциально возможная кривая коэффициента усиления в отсутствие генерации, а нижняя — фактическая кривая коэффициента усиления с учетом насыщения и генерации на частоте v . [c.182]

В случае неоднородного уширения только небольшая группа молекул (или атомов) взаимодействует с излучением на данной частоте. Следовательно, насыщение коэффициента усиления происходит лишь в небольшой части ширины линии лазерного перехода, и поэтому лазерная генерация возможна сразу в нескольких модах резонатора. Это приводит к эффекту, называемому выжиганием дырок на спектральной кривой коэффициента усиления (рис. 5.11). Этот эффект можно объяснить, если принять во внимание то, что молекулы (или атомы), находящиеся [c.182]

В 1972 г. значение скорости света было определено на основе независимых измерений длины волны и частоты света. В качестве источника был выбран, по ряду причин, гелий-неоновый лазер, генерирующий излучение с длиной волны 3,39 мкм. Длина волны этого излучения измерялась с помощью интерферометрического сравнения с эталоном длины, т. е. с длиной волны оранжевого излучения криптона (см. 31). Методами нелинейной оптики (генерации излучения с суммарными и разностными гармониками, см. 236) частоту лазерного излучения удалось сравнить с эталоном времени ). Таким образом было получено значение скорости света [c.426]

Использование в оптическом эксперименте лазерных источников света привело к открытию ряда явлений, не совместимых с принципом линейности. Практически одновременно с созданием первых лазеров были обнаружены такие нелинейные оптические явления, как генерация гармоник, сложение и вычитание частот световых потоков, вынужденное комбинационное рассеяние света, двухфотонное поглощение. Было ясно также, что сам лазер — это оптическая система, в которой важную роль играет эффект насыщения усиления света активной средой. Все это стимулировало бурное развитие теоретических и экспериментальных исследований нелинейного взаимодействия света с веществом, разработку методов практического использования нелинейных оптических явлений в науке и технике и привело, в частности, к возникновению нелинейной оптики. [c.298]

Явление генерации кратных, суммарных и разностных гармоник имеет практическое применение. В лазерной технике удвоение частоты излучения или смешение излучений двух лазеров в нелинейной среде позволяет получать мощный поток когерентного света в области спектра, отличной от исходной. Например, удвоение частоты излучения лазеров на красителях, генерирующих в видимой области спектра, позволяет плавно перестраивать частоты в ультрафиолетовой области. Особый интерес представляет собой преобразование инфракрасного излучения в видимое. Так, смешение излучений с Я,1 = 4 мкм и [c.307]

Генерация оптических гармоник эс[х )ективно осуш,е-ствляется только для лазерного излучения. Здесь важна уже подчеркивавшаяся выше когерентность излучения, так как именно благодаря ей возможна сильная концентрация световой мощности в определенном направлении в пространстве и с определенной частотой. Обратим внимание в связи с этим на то, что условие синхронизма относится всякий раз к определенной частоте и определенным направлениям распространения света в данном кристалле. [c.235]

Происходит селекция одной моды, а в каких может существовать несколько мод. Ниже будет показано, что при лазерной генерации частоты испускаемого излучения сдвинуты относительно центра атомной линии и относительно собственной частоты резонатора. При определенных предположениях, в частности о том, что отсутствуют какие-либо фазовые соотношения между отдельными модами, из полуклассических уравнений могут быть выведены и тем самым обоснованы скоростные уравнения. Теория, эквивалентная нашей, была развита независимо Лэмбом и опубликована им в 1964 г., причем Лэмб рассматривал газовый лазер. При наличии фазовой синхронизации мод возникает ряд новых важных явлений, таких, как генерация ультракоротких импульсов. Полу-классические уравнения все еще используются многими учеными как основа для исследования различных явлений, происходящих в лазерах, и ниже будет представлен ряд примеров. Таким образом, центральное место в этой книге, посвященной динамике лазерного излучения, будет занимать полуклассическая теория. [c.29]

В заключение данного раздела укажем наиболее привлекательные свойства ЛСЭ 1) возможность широкой перестройки частот излучения 2) прекрасное качество пучка, близкое к дифракционному пределу, а в перспективе и 3) очень высокий КПД, а следовательно, и очень высокая мощность лазерной генерации (средняя мощность электронного пучка Станфордского линейного ускорителя равна примерно 200 кВт). Однако ЛСЭ принципиально являются громоздкими и дорогими установками, [c.433]

Свое название этот лазер получил потому, что в неорганических растворителях с активными лазерными ионами отсутствует водород. Именно отсутствие групп атомов с высококолебательными частотами и позволяет осуществигь в них эффективную лазерную генерацию [c.45]

Вьщеление частот генерации достигается тем, что порог генерации создается только для узкой области частот. Например, положения призмы и зеркала (рис. 297) подбираются так, что в среду после отражения от зеркала благодаря дисперсии и разным углам преломления возвращаются лишь лучи с определенной длиной волны. Только для таких длин волн обеспечивается лазерная генерация. Вращая призму, можно обеспечить непрерывную перестроЙ1о частоты излучения лазера на красителях. Генерация осуществлена со многими красителями, что позволило получить лазерное излучение не только во всем оптическом диапазоне, но и на значительной части инфракрасной и ультрафиолетовой областей спектра. [c.325]

Рубин. Холодильный прибор, использующий в качестве механизма охлаждения антистоксовую флуоресценцию, во многом аналогичен лазеру, запущенном в обратном режиме мощное когерентное строго направленное излучение вносится в активную среду, которая переизлучает почти изотропно и на более высокой частоте широкополосный свет. Многие исследователи именно с этих позиций подходили к выбору перспективной среды для охлаждения. В частности, всего спустя год после наблюдения непрерывной лазерной генерации в рубине [86] уже была высказана возможность оптического охлаждения в районе температур ниже 100 К [48]. Процесс охлаждения предлагалось осуществить по следующей схеме оптическая накачка возбуждает ионы трёхвалентного хрома, находящиеся в основном электронном состоянии и переводит их на нижний уровень — расщепления отсюда при установлении теплового равновесия происходит переход на уровень вверх, с поглощением фонона энергии 29см последующие спонтанные оптические переходы из этих состояний в основное, известные как К и Я2 линии, приведёт к отводу тепла из кристалла. Подробный расчёт этой схемы приведён в посвящённом рубину разделе параграфа 2.4. Но на 1963 год не было подробной информации о процессах, которые препятствовали оптическому охлаждению в рубине. В результате этого невозможно было оценить величину вклада в нагрев процессов многофононной релаксации, процессов релаксации пар (троек, четвёрок) ионов Сг+ , зависимости от времени установления ион-решёточного равновесия, от перепоглощения флуоресцентного излучения. [c.55]

Рис. 4.1. Квазидвухуровневая энергетическая диаграмма с указанием переходов, принимающих участие при накачке и лазерной генерации. Спектры поглощения и излучения показывают положения соответствующих частот для реализации радиационно-сбалансированного лазера

В принципе световое и вообще электромагнитное поле содержит все возможные длины волн, направления распространения и на правления поляризации. Но главное назначение лазера как прибора состоит в генерации света с определенными характеристиками. Первый этап селекции, а именно по частоте, достигается выбором лазерного материала. Частота V испускаемого света определяется формулой Бора Ну = и нач — конечн и фиксируется выбором уровней энергии активной среды. Разумеется, линии оптических переходов не являются резкими, а по различным причинам уширены. Причиной уширения могут быть конечные времена жизни уровней вследствие излучательных переходов или столкновений, неоднородность кристаллических полей и т. д. Для дальнейшей селекции частот используются оптические резонаторы. В простейшем СВЧ-резонаторе, стенки которого имеют бесконечно высокую проводимость, могут существовать стоячие волны с дискретными частотами. Эти волны являются собственными модами резонатора. Когда ученые пытались распространить принцип мазера на оптическую область спектра, было не ясно, будут ли вообще моды у резонатора, образованного двумя зеркалами и не имеющего боковых стенок (рис. 3.1). Вследствие дифракции и потерь на пропускание в зеркалах в таком открытом резонаторе не может длительно существовать стационарное поле. Оказалось, однако, что представление о типах колебаний (модах) с успехом может быть применено и к открытому резонатору. Первое доказательство было дано с помощью компьютерных вычислений. Фокс и Ли рассмотрели систему двух плоских параллельных зеркал и задали начальное распределение поля на одном из зеркал. Затем они исследовали распространение излучения и его отражение. После первых шагов начальное световое поле рассеивалось и его амплитуда уменьшалась. Однако после, скажем, 50 двойных проходов мода поля приобретала некую окончательную форму и ее амплитуда понижалась в одно и тоже число раз при каждом отражении (с постоянным коэффициентом отражения. Стало ясно, как обобщить понятие моды на случай открытого резонатора. Это такая конфигурация поля, которая не изменяется [c.64]

Высокоотражающее зеркало на частоте лазерной, генерации [c.147]

Из выражения (5.28) следует, что / обладает сингулярностью, если оановременно выполняются следующие условия и М = пл., где п=, 2,. .., оо. Условия возникновения сингулярности как раз являются условиями возникновения лазерной генерации, причем эти два условия должны выполняться одновременно. Первое условие эквивалентно (5.15)—(5.16) и означает, что эффективный коэффициент усиления среды за проход должен быть равен коэффициенту потерь резонатора. Это условие также приводит к критическому значению Л с (5.19). Второе условие означает, что лазерная генерация ограничивается резонансными частотами п плоскопараллельного резонатора, а именно [c.173]

Таким образом, лазерная генерация возможна только на тех частотах, которые удовлетворяют двум условиям а( >)/ 7( и v = пс/2/. В этом легко бедиться, если обратиться к рис. 5.5, на котором представлены зависимости коэффициентов усиления среды и потерь резонатора от частоты. Согласно рис. 5.5, лазерная генерация возможна только в трех модах резонатора (п — 1, п и л1), поскольку, если исходить из того, что представлено на рис. 5.5, условиям (5.16) и (5.29) удовлетворяют только частоты V,, и v + . [c.173]

Явления генерации кратных, разностных и суммарных гармоник нашли многочисленные научно-технические применения. Ценность этих явлений для лазерной техники обусловлена тем, что удвоение частоты лазерного излучения или смешивание излучений двух лазеров в нелинейной среде позволяет получать мощный поток когерентного света в области спектра, отличной от исходной. Например, удвоение частоты излучения лазеров на красителях, генерирующих в видимой области спектра (см. 231), обеспечивает когерентное излучение с плавной перестройкой частоты в ультрафиолетовой области. Особый интерес представляет смешивание инфракрасного излучения со светом мощных лазеров (рубинового или неодимового). Дело в том, что приемники инфракрасного излучения значительно уступают по чувствительности и инерционности приемникам, применяемым в видимой и ультрафиолетовой областях. В инфракрасной области очень плохо разработана фотография. Смешивание же излучения, например, с Я, = 4 мкм и 0,694 мкм (рубиновый лазер) дает желтый свет с длиной волны 0,591 мкм, который можно регистрировать и визуально, и фотографически, и с помощью фотоумножителя. Таким способом удается регистрировать даже слабое тепловое излучение. [c.845]

Просветляющиеся фильтры широко применяются в современной лазерной технике. Помещая такой фильтр внутрь резонатора лазера, можно управлять режимом генерации — получать мощные световые импульсы длительностью порядка 10 —10 8 с (их называют гигантскими импульсами ) или последовательности сверхмощных световых импульсов, характеризующихся длительностью всего 10 с и частотой следования 0,1—1 ГГц ( пикосекундные импульсы ), В качестве просветляющихся фильтров в лазерах используют, например, растворы органических красителей — полиметиноЕых и цианиновых (фталоцианина и кристоцианина). [c.217]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...