Насыщающиеся поглотители

В механич. системах примером бистабильности является скачкообразное изменение прогиба упругой пластинки под действием приложенной нагрузки. В оп-тич. системах важную роль играет бистабильность интенсивности когерентного света в резонаторе Фабри — Перо с насыщающимся поглотителем. Эффекты бистабильности можно наблюдать при лазерном нагреве среды с обратимой хим. реакцией А В в случае, когда свет селективно поглощается одним из реагентов. [c.386]

МВт на 1 см поверхности. Объёмная оптич, прочность лазерных материалов обычно оказывается выше. Модуляция добротности резонатора осуществляется как пассивным образом (насыщающиеся поглотители), так и активным (электро- и акустооптич. модуляторы). Иногда применяют и механич. модуляторы, напр, вращающуюся призму. [c.49]

Пассивная модуляция добротности с помощью насыщающегося поглотителя представляет собой самый простой метод модуляции добротности. Основным недостатком этого метода является фотохимическая деградация насыщающегося поглоти- [c.294]

Методы синхронизации мод можно разделить на две категории 1) активную синхронизацию мод, при которой потери или усиление лазера модулируются внешним управляющим сигналом, и 2) пассивную синхронизацию мод, создаваемую соответствующим насыщающимся поглотителем [c.312]

В качестве последнего примера рассмотрим пассивную синхронизацию мод при помощи насыщающегося поглотителя. Выберем поглотитель, у которого частота перехода совпадает с частотой лазера, интенсивность насыщения невелика и время релаксации много меньше времени прохода резонатора (быстрый насыщающийся поглотитель). Чтобы понять, каким образом такой поглотитель может привести к синхронизации мод, рассмотрим его поведение во временном представлении. Предположим, что поглотитель представляет собой тонкую ячейку, [c.317]

Хотя во многих лазерах с пассивной синхронизацией мод применяются быстрые насыщающиеся поглотители, в некоторых условиях синхронизацию мод могут обеспечить также медленные насыщающиеся поглотители. Это возможно, когда энергия насыщения усиливающей среды сравнима с энергией насыщения поглотителя, хотя и несколько превышает ее. К синхронизации мод в этом случае приводят весьма тонкие физические явления [28], которые мы опишем с помощью рис. 5.45. Для простоты предположим, что как насыщающийся поглотитель, так и активная среда помещены вместе в одну и ту же кювету на одном из концов лазерного резонатора. Будем считать, что до появления импульса потери преобладают над усилением, поэтому участок переднего фронта импульса испытывает ослабление. С некоторого момента времени в течение переднего фронта импульса, когда накопленная плотность энергии импульса станет сравни- [c.318]

МОЙ с плотностью энергии насыщения поглотителя, поглотитель начнет насыщаться. Потери в поглотителе могут таким образом оказаться меньше, чем усиление, и, если энергия импульса достаточно велика, это произойдет в некий момент времени на переднем фронте импульса (точки /, и на рис. 5.45). Начиная с этого времени импульс будет не ослабляться, а усиливаться. Однако, если плотность энергии насыщения усиливающей среды лишь ненамного выше, чем у насыщающегося поглотителя, то [c.319]

Рис. 5.45. Непрерывная синхронизация мод с помощью медленно насыщающегося поглотителя. Заметим, что на рисунке ие соблюдается масштаб, поскольку длительность синхронизованного импульса обычно меньше 1 пс, тогда как интервал времени между двумя последовательными импульсами Тр, т. е. время обхода резонатора, равно обычно нескольким наносекундам.

Насыщающиеся поглотители 292, 293 321 ---модуляция добротности 292 [c.551]

Параметры g резонатора 212 Пассивная синхронизация мод 312 ---насыщающиеся поглотители быстрые 317, 321 [c.551]

Таким образом, в моноимпульсных лазерах с неустойчивыми резонаторами следует использовать преимущественно электрооптические или пассивные (с насыщающимся поглотителем) затворы для спектральной селекции годятся главным образом эталоны Фабри — Перо и интерференционно-поляризационные фильтры, по прохождении которых свет не меняет своего направления. Однако и здесь приходится считаться еще с тем, что в любом линейном неустойчивом резонаторе по крайней мере в одном из двух противоположных направлений распространяется не плоская, а сферическая волна. В этих условиях введение того или иного фильтра не будет приводить к модуляции интенсивности по сечению резонатора, только если угловая ширина максимума пропускания фильтра превышает угол раствора сферической волны. В результате на параметры фильтра, а с ними и на достигаемую с его помощью минимальную ширину спектра накладываются ограничения (соответствующие данные для случая эталона [c.228]

Динамика установления генерации в синхронно-накачиваемом лазере с насыщающимся поглотителем, пространственно разделенным от усиливающей среды, была исследована в численных экспериментах [261. Чтобы выделить действие насыщающего поглотителя в чистом виде начальное пропускание системы выбиралось равным начальному пропусканию синхронно-накачиваемого лазера, рассмотренному в предыдущем разделе. [c.254]

В последующей работе [31] реализовано иное техническое решение — одно из зеркал резонатора заменено антирезонансной полостью, содержащей струю насыщающегося поглотителя (рис. 6.12). Геометрия этой полости выбрана так, что в поглотителе происходит сталкивание двух импульсов, распространяющихся в противоположных направлениях, что приводит к увеличению глубины просветления поглотителя и, следовательно, уменьшению порога генерации фемтосекундных [c.254]

Рис. 6,12. Комбинированный лазер иа красителе с синхронной накачкой одно из зеркал резонатора заменено антирезонансной полостью, содержащей струю насыщающегося поглотителя [30]

Рис. 6.21. Многокаскадный усилитель фемтосекундных импульсов 1— лазер накачки с усилителем, 2 — удвоитель частоты, 3—6 — кюветы с красителем, 7—решеточный компрессор между каскадами усиления расположены пространственные фильтры с насыщающимися поглотителями [67]

Зависимость коэффициента отражения идеального резонатора от длины волны представляет собой очень узкие пики, разделенные друг от друга большим расстоянием. Комбинируя различные методы селекции мод, такие, как добавление в резонатор многопластинчатого отражателя, использование режима работы вблизи порога генерации, применение модулятора добротности на насыщающемся поглотителе или модулятора добротности на ячейке Поккельса с очень медленным временем нарастания импульса, можно получить излучение рубинового лазера на одной аксиальной моде. [c.282]

Весьма эффективным методом генерации ультракоротких импульсов является так называемая пассивная синхронизация мод, при которой в лазерный резонатор дополнительно к остальным лазерным элементам вводится насыщающийся поглотитель. Это вещество, имеющее в спектре поглощения переход на частоте лазера, причем поперечное сечение поглощения должно быть по возможности большим. Для этих целей особенно подходят органические красители. При попадании импульса излучения лазера на такой поглотитель его молекулы возбуждаются, а поле падающего излучения поглощается. Рассмотрим, например, изменение населенности двухуровневой системы под влиянием поля излучения. В соответствии с (1.22) и (1.23) получим для разности населенностей AN = Ni — N2 в стационарных условиях (Tb>T2i) соотношение [c.96]

Лазеры с синхронной накачкой создаются также на основе кольцевых лазеров. Равновероятность обоих направлений прохода резонатора в таких устройствах требует применения невзаимных элементов, создающих дополнительные потери для одного из направлений. Таким элементом может служить, например, ячейка Фарадея в комбинации с поляризаторами (см., например, [5.21]). Выбор направления прохода в лазерах с линейными резонаторами осуществляется автоматически при размещении усилителя не в середине резонатора, а вблизи одного из зеркал. Для одного из направлений прохода импульс после отражения усиливается в еще большей степени. Для противоположного направления прохода такие благоприятные условия для усиления не реализуются. Надо, однако, иметь в виду, что встречные импульсы даже с относительно малой энергией могут существенно помешать в результате обменного взаимодействия в активной среде развитию основного импульса. Поэтому принятие дополнительных мер для их подавления способствует улучшению параметров установки. В качестве примера укажем, что встречные импульсы могут быть более эффективно подавлены введением в активную среду малой концентрации насыщающегося поглотителя (см. п. 6.3.5). [c.180]

I—лазер на красителе 2 — аргоновый лазер 3 — лазер на АИГ Nd 4 — нелинейные кристаллы 5 — цилиндрические линзы 6 — первый усилитель 7 — диафрагма 8 — второй усилитель 9 — третий усилитель 10 — четвертый усилитель 11 — насыщающиеся поглотители. [c.185]

Рис. 6.4. Схема уровней насыщающегося поглотителя. [c.191]

Изменение импульса в результате прохода его через насыщающийся поглотитель описывается аналогичным образом. Насыщающийся поглотитель при этом можно считать трехуровневой системой (рис. 6.4), в которой уровень 3 является возбужденным колебательным уровнем возбужденного электронного уровня, населенность которого в силу малости времени релаксации пренебрежимо мала. Кроме того, так как то можно пренебречь релаксацией на основной уровень. В результате скоростные уравнения принимают вид [c.191]

Используя формулы (6.3), (6.5), (6.8) и (6.9), можно теперь получить равенство, определяющее изменение параметров импульса по мере его прохождения через усилитель, насыщающийся поглотитель и обратно [c.193]

Одним из наиб, эффективных лазерных устройств для генерации импульсов короче 100 фс является лазер на красителе со сталкивающимися импульсами [3 ]. В этой схеме применяется столкновение встречных СКИ в нелинейном быстрорелаксирующем поглотителе, к-рый обеспечивает взаимное сжатие импульсов за счёт совместного просветления поглотителя. Длительность импульсов, к-рые могут генерироваться в таком лазере, составляет 20—30 фс, при условии компенсации дисперсии групповой скорости (такая дисперсия определяется наличием в резонаторе зеркал, активной среды и насыщающегося поглотителя и приводит к уширению импульса) путём помещения в резонатор пары призм, к-рая при определённой их установке может давать отрицат. дисперсию. [c.280]

Рис. 5.31. Типичиая временная зависимость интенсивности / лазерного пучка в резонаторе длиной 60 см с пассивной модуляцией добротности, осуществляемой насыщающимся поглотителем. Величина In — это интенсивность шума в данной моде, обуыовленного спонтанным излучением. Приведена также длительность импульса ( 30 не), измеренная как ширина импульса на

Для осуществления импульсного режима работы лазера обычно используют электроопти-ческие и механические затворы, а также насыщающиеся поглотители. В случае импульсно-перио-дического режима с модуляцией добротности при непрерывной накачке лазера (который имеет меньшее усиление, чем при импульсной накачке) применяют механические затворы или, что более общепринято, акустооптн-ческие затворы. [c.296]

Рис. В.З. Временная эволюция импульсов в многомодовом лазере с нелинейным поглотителем (экспандером спектра) а — схема лазера б — эквивалентная блок-схема в — зависимость пропускания красителя от интенсивности г — динамика формирования импульса при последовательных проходах через насыщающийся поглотитель д — обогащение спектра генерации. Видно, как в результате последовательных проходов совместное действие усилителя и нелинейного поглотителя приводит к сжатию импульса — на спектральном языке этому соответствует вовлечение в генерацию многих сфазированных мод

Рубиновый стержень лазера, применяемого в голографии, обычно имеет диаметр 5—10 мм и длину 75—100 мм. Оба торца стержня тщательно полируют, чтобы они были параллельны друг другу, и покрывают противоотражающим слоем. Модуляция добротности в лазере осуществляется либо ячейкой Керра, либо ячейкой Пок-кельса, либо насыщающимся поглотителем. [c.276]

На практике зачастую нелинейное изменение показателя преломления обусловлено действием сразу нескольких независимых нелинейных механизмов. Так, например, в случае растворов насыщающихся поглотителей -это резонансный и тепловой, для полупроводниковых сред — рождение свободных носителей, их переходы внутри зоны проводимости и тепловой,-В случае фоторефрактивных кристаллов также возможно одновременное действие ряда механизмов диффузионного, фотовольтаического, за счет возбуждения циркулярных токов и т.д. [c.69]

В различных применениях особенно пригодными для осуществления пассивной синхронизации мод оказались твердотельные лазеры и лазеры на красителях. Но они существенно различаются между собой не только по параметрам генерируемых импульсов, но и по самому механизму процесса генерации. Пассивная синхронизация мод в лазере на красителе характеризуется тем, что время релаксации лазерного красителя имеет тот же порядок величины, что и время прохода через резонатор вместе с тем оно велико по сравнению с длительностью импульса в установившемся состоянии лазера с непрерывной накачкой точно так же, как и время релаксации красителя, служащего поглотителем. Это условие приводит к тому, что снижение усиления играет важную роль в формировании импульса. Благодаря комбинированному действию насыщаюш,егося поглотителя (ослабляющего передний фронт импульса) и усилителя (ослабляющего задний фронт импульса) становится возможным такой режим лазера, при котором образуется ультракороткий импульс. В отличие от лазера на красителе синхронизация мод в твердотельном лазере характеризуется тем, что время релаксации усилителя очень велико по сравнению с временем прохода в резонаторе. При этом условии основой формирования ультракороткого импульса служит следующий механизм. Быстро релаксирующий насыщающийся поглотитель выделяет один-единственный интенсивный флуктуационный максимум из флуктуирующего шумового фона. Далее этот пик интенсивности [c.97]

Реальные насыщающиеся поглотители в общем случае лучще описывать системой трех уровней, в которой уровень 3 является возбужденным колебательным уровнем состояния Si (уровень 2, см. рис. 6.4). Поскольку время релаксации Г32 очень мало, населенностью уровня 3 можно пренебречь (УУз 0). Путем простого расчета можно показать, что для такого поглотителя справедливы соотнощения, аналогичные (2.97) и (2.98), в которых нужно лишь заменить 2о на 0. [c.97]

Вместо рассмотренной в предыдущем разделе синхронизации мод при модуляции внутренних потерь или оптической длины резонатора синхронизация мод может осуществляться путем модуляции усиления. Для этого в резонатор лазера вводится накачка в виде непрерывной последовательности импульсов, генерируемых другим лазером с синхронизацией мод (см. рис. 5.8). Если длина резонатора лазера достаточно близка к длине резонатора лазера накачки или кратна ей, то при определенных условиях усиление оказывается модулированным с периодом, равным времени полного прохода резонатора. Как и при модуляции потерь, короткий импульс в этом случае формируется за промежуток времени, соответствующий максимальному усилению. Длительность этого импульса при оптимальных условиях может быть на два-три порядка короче длительности импульса накачки. Наибольший практический интерес представляет применение метода синхронной накачки в лазерах на красителях, так как в лазерах этого типа используется преимущественно оптическая накачка, а их линии усиления весьма широки (величина А(0з2/2л лежит в пределах от 10 до 10 Гц). Лазеры на красителях допускают в определенном диапазоне плавную перестройку частоты в области максимума спектра излучения. Это достигается введением в резонатор частотно-селек-тивного оптического фильтра, в качестве которого могут быть использованы, например, эталон Фабри—Перо, фильтр Лио или призма. Ширина спектра пропускания этих фильтров, однако, не должна быть слишком мала, так как ее сужение может вызвать существенное увеличение длительности импульсов. По указанным причинам значение лазеров на красителях с синхронной накачкой в технике генерации пикосекундных и субпи-косекундных импульсов в последние годы все больше возрастает. По сравнению с лазерами на красителях с пассивной синхронизацией мод, которым посвящена следующая глава, синхронно накачиваемые лазеры имеют следующее преимущество для перестройки частоты их излучения может быть использована полная спектральная ширина лазерного перехода, тогда как при пассивной синхронизации полоса перестройки дополнительно ограничивается спектром линии поглощения насыщающегося поглотителя. [c.150]

Синхронизация мод в лазере на красителе с помощью насыщающегося поглотителя была впервые осуществлена Шмидтом и Шёфером [6.1]. Они наблюдали возникновение цуга коротких импульсов в лазере на родамине 6G, накачиваемом импульсной лампой при помещении в его резонатор кюветы с красителем, игравшим роль насыщающегося поглотителя. Результаты Шмидта и Шёфера были повторены Бредли и О Нейлом, измерившими длительность импульсов методом двухфотонной люминесценции (см. гл. 3). Она оказалась равной 5 пс [6.2]. Пример схемы лазера на красителе с пассивной синхронизацией мод показан на рис. 6.1. Накачка кюветы с красителем осуще- [c.186]

Здесь h есть возможный сдвиг во времени максимума, вызванный действием усилителя и насыщающегося поглотителя. Комбинируя (6.16), (6.18) и (6.19), мы получим нелинейное инте-гродифференциальное уравнение, определяющее стационарную форму импульса = ii). Оно идентично (5.18), если считать, что коэффициент усиления G (rj) определяется равенством (6.17). Для решения этого уравнения можно также воспользоваться подстановкой (5.19), так как на фронтах импульса G (ri) лишь слабо зависит от времени. Так же, как и в разд. 5.2, мы с помощью этой подстановки получим шесть трансцендентных уравнений для определения параметров лазера. Добавим к ним в качестве седьмого уравнения (6.13), что позволит однозначно определить семь неизвестных величин S t, S o, /о, М-, Q, h я Vr для заданных параметров лазера Vo, Во, т, UrlTh и Ыг/Гз . Остальные величины Вг, Bi и Vi являются явными [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...