Модулятор добротности активный

Рассмотрим численные оценки основных характеристик лазера с модуляцией добротности. Для этого примем остаточные потери излучения в модуляторе добротности примерно равными потерям в активной среде (см. пример 2.2). [c.137]

Лазеры с непрерывной накачкой. Эти лазеры позволяют су щественно увеличить частоту следования импульсов (до нескольких десятков килогерц). Выражения (4.30) для основных энергетических и временных характеристик излучения также применимы для данного случая, так как они оперируют только с начальной и конечной относительными инверсиями населенности активной среды. При непрерывной накачке удобно измерять мощность накачки Рн и частоту переключения модулятора добротности /м, поэтому именно с этими параметрами необходимо связать указанные значения инверсной населенности. Вид связи существенно определяется частотой /м (или периодом / м) модуляции и может быть получен в простых выражениях для двух крайних случаев при малой частоте модуляции (/ m< 7 i) и при большой частоте [c.138]

Применяют модуляторы двух типов пассивные и активные. Пассивный модулятор добротности представляет собою кювету с раствором красителя, например фталоцианинового, просветляющегося по мере прохождения через него света, что приводит к генерации мощного импульсного излучения (десятки мегаватт). Спустя несколько десятков наносекунд прекращается генерация поглощение света вновь возрастает. Такой модулятор недостаточно стабилен, и момент начала генерации трудно контролировать, что приводит к нестабильности энергии генерации, хотя с помощью пассивного модулятора можно получить одномодовый режим работы лазера. [c.45]

Энергия излучения одноэлементных лазеров на стекле с неодимом лежит в пределах 0,1. ..4 Дж и определяется м,аксимально реализуемыми на практике размерами активных модуляторов добротности и величиной пороговой плотности энергии, при которой наступают необратимые процессы разрушения активных элементов лазера. Величина пороговой плотности энергии разрушения при длительности импульса 30 не и при условии обеспечения приемлемой долговечности составляет для промышленных образцов элементов из неодимового стекла 4... 5 Дж/см [39]. [c.167]

Лазер на YAG с непрерывной накачкой может быть использован и в комбинированном режиме с одновременной модуляцией добротности и активной синхронизацией мод. Обычно для модуляции добротности используется акустооптический модулятор с бегущей волной, а для синхронизации — такой же модулятор, но со стоячей звуковой волной. В этом случае выход лазера состоит из цугов, содержащих около 30 пикосекундных импульсов, следующих друг за другом с частотой работы модулятора добротности (обычно 1—10 кГц) сами же пикосекундные импульсы имеют повышенную мощность (примерно до 1 МВт). [c.48]

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]

В случае синхронизации мод при непрерывной накачке выходной пучок состоит из непрерывного цуга импульсов, в котором интервал между двумя соседними импульсами равен времени полного прохода резонатора 2L/ (см. рис. 5,46,6). Активная синхронизация осуществляется, как правило, либо модулятором на ячейке Поккельса, либо акустическим модулятором, что более общепринято, поскольку потери, вносимые этим модулятором в резонатор, меньше, Акустооптический модулятор, используемый для синхронизации мод, отличается от того, который применяется при модуляции добротности (см, рис, 5,30), поскольку грань, к которой прикреплен преобразователь, и противоположная грань оптического блока вырезаны параллельно друг другу. Звуковая волна, возбуждаемая преобразователем, теперь отражается назад противоположной гранью блока. Если длина оптического блока равна целому числу полуволн звуковой волны, то возникают звуковые стоячие волны, В этих условиях, если частота звуковой волны равна и, дифракционные потери будут промодулированы с частотой 2(о. Действительно, дифракционные потери достигают максимума в те моменты времени, когда имеет место максимум амплитуды стоячей волны. [c.321]

Простейший случай синхронизации встречается при 1 = О, т. е. при равенстве фаз всех мод.) В режиме синхронизации мод лазер излучает короткие импульсы в промежутки времени АГ = 2//с (/ — оптическая длина резонатора). Синхронизацию можно осуществить с помощью активной модуляции добротности резонатора, используя электрооптический модулятор с частотой модуляции, равной частотному расстоянию между соседними продольными модами с/2/ возможна также пассивная модуляция с помощью насыщаемого поглотителя. Минимальная достижимая длительность импульса определяется выражением [c.33]

Для реализации рассматриваемого режима генерации помещают в резонатор лазера модулятор переключатель потерь), управляемый внешним сигналом. Под воздействием сигнала модулятор быстро изменяет уровень вредных потерь в резонаторе (переходит из состояния, соответствующего высоким потерям, в состояние, соответствующее низким потерям, и обратно). Поскольку такие переходы совершаются в результате воздействия извне, данный режим модуляции добротности резонатора называют активной модуляцией. Применяются различные типы модуляторов. Первоначально появились оптико-механические модуляторы, затем стали использоваться электрооптические, а позднее — акустооптические модуляторы [25—28]. [c.271]

Для более точного фиксирования момента начала генерации и улучшения воспроизводимости временного хода процессов применяют комбинированную модуляцию добротности, т. е. используют совместно просветляющийся фильтр и модулятор активного типа. Наличие просветляющегося фильтра, как правило, увеличивает скорость включения добротности и улучшает параметры излучения моду- [c.372]

В отличие от активных модуляторов добротности, у которых момент выключения потерь определяется в)1еш-ними факторами, включение добротности пассивными модуляторами полностью определяется плотностью излучения внутри резонатора и их оптическими свойствами. В качестве пассивных модуляторов (или пассивных затворов) могут использоваться просветляющиеся фильтры, пленки, разрушающиеся под действием излучения, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности света, органические красители и т. д. Особое место среди пассивных затворов занимают затворы на основе просветляющихся фильтров. Исключительная простота таких затворов в сочетании с высокими параметрами получаемых с их помощью моноимпульсов излучения обеспечила им весьма широкое распространение. В основе работы этих затворов лежит способность просветляющихся фильтров обратимо изменять коэффициент поглощения под действием интенсивных световых потоков. Введение в резонатор пассивного затвора (рис. 35.10) приводит к увеличению порогового уровня накачки, в результате чего к моменту начала генерации па метастабилышм уровне накапливается значительное число активных частиц. При возникновении генерации лазерное излучение, проходящее через затвор, резко уменьшает его потери и запасенная энергия излучается в виде мощного импульса. Длительность этого импульса почти такая же, как и в режиме мгновенного включения добротности. Применение этих затворов значительно упрощает конструкцию генератора и позволяет получить параметры выходного импульса, близкие к предельным. [c.284]

Рассмотренные до сих пор три устройства для модуляции добротности подпадают под категорию активных модуляторов добротности, поскольку ими необходимо управлять с помощью соответствующего устройства (источник питания ячейки Поккель-са, вращающий двигатель или ВЧ-генератор). Но модуляцию добротности можно также осуществить автоматически, не используя каких-либо управляющих устройств. Модуляторы такого типа называются пассивными модуляторами добротности. [c.292]

В последнее время все большую популярность приобретают пассивные модуляторы добротности на кристаллах галогенидов шелочных металлов (типа LiF) с центрами окраски, особенно в ближнем ИК-Диапазоне. Свойства активного центра — центра окраски — весьма похожи на свойства молекулы красителя. Подробнее об этом в разд. 6.7.— Прим. ред. [c.292]

Осуществить это легко с помощью выражения (i2.34), KOToipoe юпределяет пороговое значение энергии накачки импульсного лазера СО свободной генерацией. Применимость этого выражения для лазера с модуляцией добротности достаточно очевидна. Дело ъ том, что в обоих режимах генерации пороговое условие одинаково к концу импульса накачки в активной среде должна быть -создана пороговая инверсная населенность Л/ р.пор, соответствующая потерям излучения в резонаторе на элементах и выходном зеркале (модулятор добротности к концу импульса выключается). Поскольку в лазерах с модуляцией добротности выполняется н<.Ти то функция Пренебрегая малой критической [c.136]

Модуль излучателя состоит из стержня, лампы-накачки, осветителя, высоковольтного трансформатора, зеркал резонатора, модулятора добротности. В качестве источника излучения используется обычно неодимовое стекло или алюминиево-иттриевый гранат, что обеспечивает работу дальномера без системы охлаждения. Все элементы головки размещены в жестком цилиндрическом корпусе. Точная механическая обработка посадочных мест на обоих концах цилиндрического корпуса головки позволяет производить ее быструю замену и установку без дополнительной регулировки, а это обеспечивает простоту технического обслуживания и ремонта. Для первоначальной юстировки оптической системы используется опорное зеркало, укрепленное на тщательно обработанной поверхности головки, перпендикулярно оси цилиндр рического корпуса. Осветитель диффузионного типа пред ставляет собой два входящих один в другой цилиндра, между стенками которых находится слой окиси магния. Модулятор добротности рассчитан на непрерывную ус тойчивую работу или на импульсную с быстрыми запусками. Основные данные унифицированной головки таковы длина волны 1,06 мкм, энергия накачки—25 Дж, энергия выходного импульса — 0,2 Дж, длительность импульса 25 НС, частота следования импульсов 0,33 Гц (в течение 12 с допускается работа с частотой 1 Гц), угол расходимости 2 мрад. Вследствие высокой чувствительности к внутренним шумам фотодиод, предусилитель и источник питания размещаются в одном корпусе с возможно более плотной компоновкой, а в некоторых моделях все это выполнено в виде единого компактного узла. Это обеспечивает чувствительность порядка 5-10 Вт. В усилителе имеется пороговая схема, возбуждающаяся в тот момент, когда импульс достигает половины максимальной амплитуды, что способствует повышению точности дальномера, ибо уменьшает влияние колебаний амплитуды приходящего импульса. Сигналы запуска и остановки генерируются этим же фотоприемником и идут по тому же тракту, что исключает систематические ошибки определения дальности. Оптическая система состоит из йфокального телескопа для уменьшения расходимости лазерного. луча и фокусирующего объектива для фото приемника. Фотодиоды имеют диаметр активной пло- [c.140]

В наиболее распространенном для импульсных твердотельных лазеров с синхронизованными модами так называемом двухпороговом режиме генерации наряду с нелинейностью, обеспечиваемой насыщением поглощения в затворе, используется и нелинейность, порождаемая насыщением усиления в активной среде лазера. При этом затвор выполняет еще и роль пассивного модулятора добротности. В результате выход такого лазера представляет собой промодулированный гигантский лазерный импульс, образованный цугом сверхкоротких лазерных импульсов повышенной (по сравнению с обычным режимом синхронизации мод) энергии и более коротких (по сравнению с тем же режимом). [c.49]

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]

Для генерации импульсов в непрерывно накачиваемых лазерах первоначально использовалась активная модуляция добротности резонатора. Сначала был применен оптико-механический модулятор в виде вращающегося зеркала [60]. Однако такой метод модуляции оказался малоин-тересньш при непрерывной накачке из-за плохой стабильности амплитуды от импульса к импульсу (что связано с плохой воспроизводимостью положения отражающей плоскости вращающегося зеркала). Широкое признание получили появившиеся позднее акустооптические модуляторы. Они позволили достичь предельно высоких частот следова-ния импульсов / 50 кГц [59]. [c.282]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...