Пассивная синхронизация мод

Особый класс составляет ЛК с распределённой обратной связью (РОС). В РОС-лазерах роль резонатора играет структура с периодич. изменением показателя преломления и (или) усиления. Обычно она создаётся в активной среде под действием двух интерферирующих пучков накачки. РОС-лазер характеризуется узкой линией генерации ( 10 см ), к-рая может легко перестраиваться в пределах полосы усиления путём изменения угла между пучками накачки. ЛК наиболее эффективны для генерации ультракоротких импульсов излучения. Самые короткие импульсы ( 10 с) достигнуты в непрерывных ЛК с пассивной синхронизацией мод. [c.564]

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]

Рис. 5.44. Временное представление процесса пассивной синхронизации мод.

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]

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

Одиночный импульс накачки с длительностью Ti/.2=5n , энергией 1F 3 мДж, длиной волны излучения Х= 1,054 мкм генерировался в лазере на фосфатном стекле с пассивной синхронизацией мод. Затем он вводился (с эффективностью 40 %) в короткий отрезок одномодового волоконного световода (L = l,3 м). В результате фазовой самомодуляции его спектр уширялся в среднем до 400 см 1. В качестве активной среды для реализации параметрического усиления был выбран кристалл DA, обладающий 90-градусным синхронизмом и весьма широкой полосой усиления Avy 2000 см (длина 4 см, взаимодействие е—оо). [c.193]

Рис. 6.1. Схема импульсного твердотельного лазера с пассивной синхронизацией мод и электронным управление.м добротностью резонатора

С пассивной синхронизацией мод полная энергия цуга генерации до 10 мДж, единичного импульса до 1 мДж при длительности от 20 до 40 ПС. Лазеры на гранате могут работать с частотой повторения в единицы и десятки герц. Существенное улучшение стабильности и [c.242]

Управление добротностью осуществляется с помощью электрооптического затвора. Вначале на него подается запирающее напряжение, снижающее добротность резонатора (рис. 6.2). Часть энергии цуга, генерируемого в режиме пассивной синхронизации мод, отводится на фотодиоды. По достижении некоторого порогового значения мощности излучения, электронная схема вырабатывает синхроимпульс и включает цепь отрицательной обратной связи, которая снижает добротность резонатора до значения, близкого к порогу генерации. В это [c.242]

Создание высокостабильных YAG Nd + лазеров с активной и пассивной синхронизацией мод и высокоэффективных удвоителей частоты на кристаллах КТР (сейчас речь идет уже о получении средних мощностей второй гармоники до 10 Вт) привело к быстрому развитию разнообразных схем синхронной накачки лазеров на красителях. Для повышения стабильности и сокращений длительности синхронно-накачиваемых лазеров применяются различные схемы комбинированной синхронизации мод. На выходе уверенно получаются тщательно сформированные спектрально-ограниченные импульсы с длительностью менее 100 фс. Разработкой таких лазеров занимаются многие лаборатории, и сейчас они успешно конкурируют, а во многих случаях даже превышают по своим характеристикам лазеры с пассивной синхронизацией мод. [c.246]

Комбинированная синхронизация мод. При использовании метода пассивной синхронизации мод пикосекундных лазеров достигаются меньшие длительности импульсов и большая стабильность параметров излучения, а при активной синхронизации мод — более высокие энергетические характеристики. Одновременное использование обоих подходов в схемах синхронной накачки пикосекундных лазеров приводит во многих случаях к оптимальным результатам [28]. [c.253]

Другой подход к уменьшению длительности импульсов и повышению их спектрального качества основан на применении резонаторных ПГС с синхронной накачкой [42]. В режиме синхронной накачки сигнальный и/или холостой импульс после отражения от зеркал резонатора поступает в нелинейный кристалл одновременно с последующим импульсом накачки. В результате существенно возрастает эффективная длина усиления и, следовательно, уменьшается пороговая интенсивность накачки. Это обстоятельство позволяет использовать в качестве источника накачки не только цуги импульсов второй гармоники лазера на стекле или гранате с пассивной синхронизацией мод, но и системы с двойной модуляцией, работающие с частотой повторения цугов в единицы килогерц, и даже квазинепрерывное излучение лазеров на гранате с активной синхронизацией мод. [c.258]

В лаборатории нелинейной оптики Московского университета создана фемтосекундная УФ система (рис. 6.23), в которой задающим генератором является мощный твердотельный лазер с пассивной синхронизацией мод и электронным управлением добротностью резонатора, подробно описанный в 6.2. Такой принцип построения фемтосекундной эксимерной системы позволяет иметь мощные пикосекундные импульсы ИК диапазона, синхронизованные с пико- и фемтосекундными импульсами видимого и УФ диапазонов. Другие узлы [c.272]

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]

Процесс установления импульсного режима генерации в синхронно накачиваемых лазерах может быть разделен на три различные фазы, аналогичные фазам установления активной синхронизации мод и пассивной синхронизации мод в лазерах на красителях. В течение первой фазы усиления из шумового сигнала образуется импульс, энергия которого с каждым проходом резонатора растет, а длительность уменьшается. [c.153]

Пассивная синхронизация мод в лазерах на красителях 187 [c.187]

Основой механизма пассивной синхронизации мод, как и активной синхронизации, является временная модуляция потерь в резонаторе. Однако в отличие от активной при пассивной синхронизации система сама определяет моменты времени, соответствующие минимуму потерь. Процесс образования импульсов в лазерах на красителях может быть объяснен следующим образом после того как излучение накачки обеспечило превышение над порогом генерации лазера, в резонаторе начинается процесс установления вынужденного излучения, затравкой которого является спонтанный шум. В рассматриваемом здесь многомодовом режиме излучение состоит из множества статистически перекрывающихся во времени флуктуационных пиков. Вследствие большого сечения рабочего перехода лазерного [c.187]

Рис. 6.2. Схематическое представление процесса укорочения импульса в лазере на красителе с пассивной синхронизацией мод. Комбинированное действие процессов насыщения усилителя и поглотителя обеспечивает укорочение фронтов импульса и усиление его пика.

Бнерация сверхкоротких импульсов. Для генерации СКИ в лазерах используют процесс синхронизации продольных мод резонатора лазера. Для синхронизации мод применяются пассивные и активные методы связывания фаз продольных мод лазера. При одинаковой фазе, навязанной всем продольным модам лазера, синфазное сложение амплитуд электрич, полей приводит к генерации СКИ, длительность к-рых ограничена шириной спектра генерации. В неодимовых лазерах, к-рые обычно используют в Ф. с., достигается генерация СКИ длительностью 10" — 10 с при помещении в оптич. резонатор лазера насыщающихся органич. красителей—для пассивной синхронизации мод, а также акустооптич. и эл.-оптич. модуляторов света—для активной синхронизации мод. В методе активной синхронизации мод сфазирование отдельных продольных мод осуществляется с помощью помещаемого внутрь резонатора модулятора для управления потерями резонатора внеш. периодич. сигналом с частотой, равной или кратной частотному интервалу между продольными модами резонатора лазера [3 ]. [c.280]

Эксперименты подобного рода открывают возможность проследить в реальном времени физику процессов лазерно-индуцированных фазовых превращений в твердых телах. В КАРС-спектрохронографии были зарегистрированы [59] с пикосекундным временным разрешением спектры оптического фонона в кристаллическом кремнии при разных уровнях возбуждения (вплоть до плавления). Блок-схема экспериментальной установки представлена.нарис. 3.24. Источниками пи -косекундных импульсов с перестраиваемыми частотами oi и сог служили два лазера на растворах органического красителя, синхронно накачиваемые цугами импульсов второй гармоники YAG Nd + лазера с пассивной синхронизацией мод. Излучение с частотой oi служило и для возбуждения кристалла. [c.150]

Рис. 4.17. Схема экспериментальной установки по параметрическому усилению частотно-модулированных импульсов 1 — лазер на фосфатном стекле с пассивной синхронизацией мод, 2 — удвоитель частоты, 3 — параметрический усилитель на кристалле DA, 4 — одномодовый волоконный световод, 5 — динамический интерферо1метр, 6 — компрессор, 7 — измеритель длительности [43]

Пикосекундные импульсные твердотельные лазеры. Основным преимуществом импульсно накачиваемых твердотельных лазеров с пассивной синхронизацией мод является высокая энергия импульсов, сочетающаяся со сравнительно малой начальной длительностью. Напомним типичные характеристики лазера на алюмоиттриевом гранате [c.242]

Фемтосекундные импульсы в лазерах на красителях с пассивной синхронизацией мод. Схема кольцевого лазера на красителе со сталкивающимися в струе поглотителя импульсами приведена на рис. 6.6а. Сокращение длительности импульса в такой системе обусловлено оптимальными условиями просветления поглотителя при интерферен- [c.246]

До недавнего времени фемтосекундные лазеры с пассивной синхронизацией мод работали в сравнительно узком диапазоне длин волн 610—640 нм, определяемом выбором усиливающего и поглощающего красителей (родамин 6Ж и DOD I). Авторы [16] подобрали семь пар красителей, позволяющих перекрыть спектральный диапазон от 550 до 700 нм. Дальнейшее продвижение в ИК диапазон осуществлено в работе [17], авторы которой в схеме с комбинированной синхронизацией мод получили импульсы длительностью до 65 фс на длине волны излучения 850 нм и продемонстрировали перестройку в интервале длин волн 840—880 нм. [c.248]

Аналогичный подход к созданию источника мощных перестраиваемых по частоте и длительности субпикосекундных импульсов реализован авторами [66]. Отличительной особенностью этой установки явилось использование в качестве задающего генератора лазера на монокристалле УАЮз К(1 + с пассивной синхронизацией мод и [c.267]

Авторы [77] выбрали в качестве задающего генератора квазинепре-рывный YAG Nd + лазер с активной синхронизацией мод, который, после удвоения частоты, накачивал лазер на красителе с пассивной синхронизацией мод. Последний генерировал импульсы длительностью 1,5 ПС на длине волны 0,745 мкм при средней мощности 40 мВт. Они сжимались в волоконно-оптическом компрессоре до 150 фс и усиливались двухкаскадном усилителе на красителе, накачиваемом второй гармоникой YAG лазера с модулированной добротностью. [c.272]

В экспериментах [101] (рис. 6.38) исследовалась стабильно-сть параметров излучения различных типов лазеров аргонового (с активной синхронизацией мод), синхронно-накачиваемого лазера на красителе, и кольцевого лазера с пассивной синхронизацией мод, работ ающего по схеме сталкивающихся в поглотителе импульсов. В частности, показано, что случайные дрожания импульсов накачки аргсонового лазера с характерным стандартным отклонением 20 пс и временем [c.288]

Генерация ультракоротких световых импульсов достигается посредством синхронной накачки лазера на красителе (см. гл. 5), а также путем пассивной синхронизации мод (см. гл. 6). С пассивной синхронизацией непосредственно от лазера были получены самые короткие импульеы ( СбО фс). [c.82]

Генерация ультракоротких световых импульсов полупроводниковыми лазерами может быть достигнута многими методами. Важнейшим является метод активной модуляции усиления ин-жекционного лазера, поскольку токи можно очень проста модулировать с высокой частотой (см. гл. 4). Кроме того, применяется метод синхронной накачки полупроводникового лазера по аналогии с лазером на красителе с синхронизацией мод (см. гл. 5). Самые короткие импульсы (в субпикосекундном диапазоне) удается получить, как и в случаях лазера на красителе и твердотельного лазера на Nd, при помощи пассивной синхронизации мод (см. гл. 6 и 7, особенно разд. 7.4). [c.88]

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]

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]

С возможностью использования компенсации чирпа в дисперсионных оптических элементах мы ближе ознакомимся в разд. 6.2 и 6.3, посвященных рассмотрению пассивной синхронизации мод. [c.174]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...