Резонатор лазера

Как уже отмечалось в 225, оптический резонатор лазера обеспечивает коллимацию (направленность) излучения, выходящего из лазера. Хотя при использовании рубиновых стержней трудно достичь дифракционного предела углового раскрытия Х/Д излучаемого светового конуса, но, тем не менее, можно получить расходимость светового пучка, не превыщающую нескольких угловых минут. Это значит, что на экране, расположенном на расстоянии километра от лазера, диаметр поперечного сечения светового пучка составит примерно метр без применения каких-либо фокусирующих оптических систем. [c.788]

Как нетрудно понять, изменение ориентации призмы изменяет добротность оптического резонатора. Поэтому описанный метод формирования коротких мощных импульсов получил наименование модуляции добротности оптического резонатора. Лазеры, работающие в таком режиме, называются лазерами с модулированной добротностью. Соответственно условия работы лазера с неизменной во времени добротностью называют режимом свободной генерации. [c.790]

Предположим, что управление потерями в резонаторе лазера осуществляется следующим образом когда мощность генерируемого излучения нарастает, потери увеличиваются, а когда мощность излучения начинает спадать, потери уменьшаются. Это и есть отрицательная обратная связь. Она оказывает тормозящее воздействие на развитие процессов вынужденного испускания в активном элементе лазера в результате процесс формирования выходного светового импульса затягивается во времени, длительность импульса увеличивается, его максимальная мощность уменьшается. [c.230]

Отрицательную обратную связь можно реализовать, в частности, используя многофотонный внутренний фотоэффект -- двухфотонное поглощение света в полупроводнике. Внутрь резонатора лазера помещают пластинку полупроводника, у которого ширина запрещенной зоны удовлетворяет условию [c.231]

Рис. 115. Изменение AN (1) и и (2) при модуляции добротности резонатора лазера

Кристалл расположен между двумя плоскими диэлектрическими зеркалами 2 а 3, образующими резонатор лазера. Зеркало 2 имеет коэффициент отражения, близкий к 100% выходное зеркало 3 имеет коэффициент отражения 30%. Накачка рубинового стержня производится импульсной ксеноновой лампой 4 типа ИФП-800, питающейся от батареи конденсаторов 5 емкостью 1200 мкФ, которая заряжается с помощью выпрямителя до напряжения 800—1000 В. Поджиг лампы осуществляется при подаче на лампу высокочастотного импульса напряжением 10 кВ. Для повышения эффективности накачки кристалл рубина и лампа помещены в металлический цилиндр 6 с зеркальной внутренней поверхностью. Кристалл и лампа охлаждаются водой, протекающей внутри цилиндра 6. Зеркало 2 вынесено из корпуса прибора. [c.299]

Перед началом работы необходимо более подробно ознакомиться с устройством ОКГ по заводскому описанию. При этом следует учесть, что в механическую конструкцию прибора внесены некоторые изменения. Они связаны с размещением в резонаторе лазера поворачивающейся стеклянной пластины 6, служащей для внесения калиброванных потерь, и ирисовой диафрагмы 9, ограничивающей диаметр светового пучка. Для этого плоское зеркало резонатора 4 вынесено из корпуса прибора. [c.306]

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]

Еще одна причина, приводящая к наклону канала, связана с режимом работы лазера и определяется распределением интенсивности по сечению луча. Если по сечению более интенсивной является периферийная часть, то за фокальной плоскостью объектива эта часть луча под некоторым углом к геометрической оси будет производить более активное воздействие и скорость образования канала в этом направлении будет больше, в результате чего образуется канал под некоторым наклоном к поверхности. Данный дефект может быть устранен подстройкой оптического резонатора лазера, более равномерным освещением активного вещества, его заменой и т. д. [c.148]

В этих интерферометрах резонатор лазера используется и как измерительный интерферометр, формирующий сигнал измерительной информации. При этом для определения расстояний используется то обстоятельство, что разностная частота между соседними продольными модами резонатора является функцией его длины [c.231]

Интерферометры с лазерными источниками излучения. В отличие от рассмотренных квантовых интерферометров, где измерение основано на использовании процессов, происходящих в резонаторе лазера, интерферометры с лазерными источниками обеспечивают измерение при использовании лазера только как источника излучения. [c.237]

Поэтому характерное время диссипации энергии в резонаторе лазера составляет [c.56]

Значительно более перспективной с точки зрения повышения мощности лазера является схема с поперечной прокачкой газа (см. рис. 4.5,в). В этом случае оптическая ось резонатора лазера направлена перпендикулярно направлению скорости прокачки газа и поэтому ее увеличение не сопровождается снижением эффективности конвективного охлаждения, определяемого длиной разрядной зоны по потоку I. Значения величин Л А в схемах с продольной прокачкой становятся одного порядка с / и при значениях и Ur/as IO- время кон- [c.134]

Для увеличения мощности и сокращения длительности генерации твердотельных лазеров широко используется метод модулированной добротности. В этом случае в резонатор лазера помещают просветляющийся затвор. Накачка активного элемента протекает в течение времени, сравнимого со временем релаксации возбуждения верхнего лазерного уровня (10 . .. 10 с). В конце периода возбуждения затвор просветляется и осуществляется моноимпульсный режим генерации. При этом большая часть энергии возбуждения высвечивается в течение времени порядка времени вынужденного излучения. [c.173]

Обычно нетрудно добиться генерации на какой-либо определенной поперечной моде, т. е. с данными поперечными индексами m и I (см. гл. 4). Например, чтобы получить генерацию на моде ТЕМоо, в некоторой точке на оси резонатора лазера обычно помещают диафрагму соответствующих размеров. Если радиус а этой диафрагмы достаточно мал, то число Френеля N = a jLK [c.257]

В заключение данного раздела следует упомянуть о том, что одномодового режима можно значительно легче достигнуть или (иногда) получить автоматически, если резонатор лазера имеет кольцеобразную форму, причем генерация вынужденно осуществляется в одном направлении. В качестве примера на рис. 5.11 приведена конструкция резонатора в виде сложенного кольца, используемая в выпускаемом промышленностью непрерывном [c.262]

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]

Упражнение 3. Наблюдение пичковой структуры излучения рубинового ОКГ и получение гигантского импульса. Проведите наблюдение пичковой структуры на разных развертках осциллографа. Определите длительность генерации в зависимости от величины накачки. При фиксированной накачке (напряжение на батарее конденсаторов 950В) оцените число пичков, среднее расстояние между ними и их длительность. Для получения гигантского импульса в резонатор лазера установите кювету с насыщающимся фильтром. При максимальной накачке (напряжение 1000 В ) можно наблюдать гигантский импульс на экране осциллографа. Для уменьшения сигнала перед фотоэлементом установите ослабляющий фильтр из одного или нескольких листов бумаги. Измерьте энергию гигантского импульса с помощью термоэлемента 10. По результатам измерений оцените среднюю мощность пичков и мощность гигантского импульса (длительность последнего на половине высоты полагается равной 2,5-10" с). Отчет составьте по форме, приведенной в приложении 10. [c.302]

Характерным примером распределенной системы, взаимодействующей с резонатором, является лазер. Резонатор лазера, образованный системой зеркал (резонатор Фабри — Перо), обладает эквидистантным спектром собственных частот со . Когда в резонатор лазера помещается активное вещество, обладающее резонансной частотой соо, собственные частоты резонатора (о подтягиваются к (Од, Спектр становится неэквидистантным. Это обстоятельство приводит к тому, что частоты генерируемых лазером мод становятся независимыми. Если с помощью специальных мер добиться, чтобы спектр стал близок к эквидистантному, то начинается самосинхронизация мод лазера (см. гл. 11). [c.334]

Особенностью квантовых интерферометров является то, что объект измерений помещается в резонатор лазера или является его составной частью. В настоящее время широко используются квантовые интерферометры, основанные на принципе гетероди-нирования частот и с трехзеркальным лазером. Наиболее подробно вопросы лазерной интерферометрии рассмотрены в [8, 18, ИЗ]. [c.231]

Такие измерители [8, 18, 113] состоят из источника излучения (лазера), оптического устройства-интерферометра, формирующего сигнал измерительной информации, а также, как и другие измерители, включают в себя электронное устройство обработки и индикации результатов измерения. Для устранения влияния излучения, отраженного от интерферометра обратно в лазер, на его характеристики в таких измерителях предусмотрена оптическая развязка резонатора лазера и интерферометра, которая обычно осуществляется поляризациоииыми элементами или путем разнесения мест деления и наложения интерферирующих пучков. Чувствительность к направлению изменения оптической длины почти у всех приборов достигается построением схем с двумя интерференционными картинами, сдвинутыми друг относительно друга на четверть иптерференционной полосы. [c.237]

Кроме спектральных приборов плоские опт.ич. Д. р.— эшелетты также используются в качестве одного из зеркал резонаторов лазеров с перестраиваемо часто-Toii гелорацин. [c.660]

Высокая направленность и интенсивность лазерного излучения позволяет измерять малое поглощение ( — 10 см 1). Широко применяются абсорбционные спектрометры на основе диодных лазеров (разрешение 10 M i), а также фурье-спектрометры (см. Фуръе спектроскопия). Для повыше]ШЯ контрастности резонансов и исследований нелинейных явлении поглощающую среду помещают внутрь резонатора лазера (см. Внутрире-зоиаторная лазерная спектроскопия). [c.555]

Внутрирезоваторные лазерные М. с. Кроме описанных выше М. с., воздействующих на проходящий световой пучок, возможно управление оптич. излучением при его генерации. Напр., модуляция излучения полупроводникового лазера осуществляется модуляцией тока накачки. В газовых и твердотельных лазерах внесение в резонатор переменных потерь приводит к амплитудной модуляции излучения. При этом внутрирезо-наторная модуляция, как правило, значительно эффективнее модуляции проходящего света. Введение в резонатор лазера фазового М. с. позволяет изменять оптич, длину резонатора и осуществлять частотную модуляцию излучения. Полоса частот внутрирезонатор-ных М. с. должна быть меньше разности частот генерируемых лазером мод До). При приближении частоты внеш. воздействия к Дш начинается эфф. взаимодействие между модами лазера, приводящее К синхронизации мод и генерации лазером коротких оптич. импульсов. Осп. недостатком внутрирезонаторных М. с. является то, что внесение в резонатор дополнит, элементов снижает общую мощность излучения лазера и ухудшает стабильность генерации. [c.183]

МОДУЛЯЦИИ ДОБРОТНОСТИ МЕТОД — и квантовой электронике метод получения одиночных коротких импульсов лазерного излучения большой мощности, при к-ром добротность оптич. резонатора лазера быстро увеличивается от небольших начальных значений до очень больших. М. д. м. осуществляется с помощью электромеханич. и оптомеханич. затворов (см. [c.183]

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]

Оптические реперы. Используемые в СВЧ-диапазоне методы получения узких спектральных линий оказались не применимыми в оптич. области спектра (доплеровское уширение мало в СВЧ-диапазоне). Для О. с. ч. важны методы, н-рые позволяют получать резонансы в центре спектральной линии. Это даёт возможность непосредственно связать частоту излучения с частотой квантового перехода. Перспективны три метода метод насыщенного поглощения, двухфотонного резонанса и метод разнесённых оптич. полей. Осн. результаты по стабилизации частоты лазеров получены с помощью метода насыщенного поглощения, к-рый основан на нелинейном взаимодействии встречных световых волн с газом. Нелинейно поглощающая ячейка с газом низкого давления может находиться внутри резонатора лазера (активный репер) и вне его (пассивный репер). Из-за эффекта насыщения (выравнивание населённостей уровней частиц газа в сильном поле) в центре доплеровски-уширен-ной линии поглощения возникает провал с однородной шириной, к-рая может быть в 10 —10 раз меньше доплеровской ширины. В случае внутренней поглощающей ячейки уменьшение поглощения в центре линии приводит к появлению узкого пика на контуре зависимости мощности от частоты генерации. Ширина нелинейного резонанса в молекулярном газе низкого давления определяется прежде всего столкновениями и эффектами, обусловленными конечным временем пролёта части- [c.451]

Фоготрониый (пассивный) затвор применяется для модуляции добротности резонатора лазеров и для получения режима самосинхронизации мод в лазере. Действие его основано ва явлении насыщения поглощения (просветлении) среды при воздействии на неё интенсивного оптич. излучения (см. Насыщения эффект). Быстродействие фототропвых О. з. определяется свойствами используемой среды (стекла, красители и др.) и составляет 10" —10" с. [c.453]

П, э. играет большую роль в квантовой электронике в нелинейной оптике ячейки с просветляющимся веществом используются для т, н. пассивной модуляции добротности и синхронизации мод лазеров, формирования коротких импульсов в лазерных усилителях и т. п. П, э. в газовых средах, помещённых в резонатор лазера а. обладающих доплеровски уширенной линией поглощения на частоте генерации, используется для стабилизации частоты и сужения линий генерации. В нели-нейной спектроскопии наблюдение П. а. в неоднородно уширенных линиях поглощения является ордт/i из методов регистрации спектров с высоким разрешением. [c.151]

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]

Вследствие больцмановского распределения населённостей уровней мод инверсная населённость одновременно образуется и на большом числе переходов, соответствующих полосам секвенции и горячим полосам. М иление на этих переходах значительно меньше, и для получения генерации на них в резонатор лазера вносят частотноселективные потери, посредс+вом к-рых подавляется генерация на более сильных переходах. [c.443]

Рожденный в результате спонтанного перехода квант может иметь любое направление поляризации, а квант, появившийся в результате процессов вынужденных переходов, будет иметь ту же поляризацию, что и квант, вызвавший этот процесс. Поэтому для получения линейно поляризованного излучения необходимо вводить в резонатор лазера некоторый селектирующий элемент, позволяющий обеспечить различный уровень внутрирезонатор-ных потерь для электромагнитных колебаний с различными поляризациями. В случае неполяризованных лазерных пучков выделить заданное направление поляризации можно с помощью различных поляризаторов — устройств, обладающих различным пропусканием излучения с различной поляризацией. [c.60]

Рис, 4.47. Кольцевой резонатор лазера, включающий в себя положительную лннзу с фокусным расстоянием /. [c.234]

Если же Wp > W p, то как следует из (5.29), до линейно возрастает с ростом Wp, в то время как инверсия населенностей No остается постоянной и равной критической. Иными словами, когда скорость накачки выше критической, в резонаторе лазера увеличивается число фотонов (т. е. увеличивается электромагнитная энергия в резонаторе), а не инверсия населенностей (т. е. энергия, запасенная в активной среде). Это поясняется на рис. 5.3, на котором представлены зависимости величин N и q от скорости накачки Wp. Заметим, что при накачке ниже пороговой 9 = 0, и из уравнения (5.18а) получаем N = [Wpx/ - -- -Wpx)]Ni. Но поскольку обычно выполняется условие No = = N < Ni, из формулы (5.27) мы находим, что Wept 1, т. е. Wpi <С 1 и увеличивается с Wp практически линейно. В качестве второго замечания укажем, что с учетом формул (5.27) и (5.29а) выражение (5.296) можно записать в эквивалентном [c.247]

Третий селективный по длинам волн элемент, пользующийся все большей популярностью, использует двулучепреломляющий фильтр, помещенный внутрь резонатора лазера. Фильтр представляет собой пластинку подходящего двулучепреломляющего кристалла (например, кварца в видимой области), наклоненную по отношению к пучку под углом Брюстера 0в (рис. 5.5). Оптическая ось кристалла А лежит в плоскости, параллельной поверхности пластинки. Предположим вначале, что по обе сто- [c.252]

Здесь М = R /R2 = (1,35) —увеличение за полный проход резонатора [R и i 2 — радиусы кривизны соответствующих зеркал). Для моды низшего порядка волновая теория (см. рис. 4.45) дает Гг =0,2. Выберем значение Гг, полученное в приближении геометрической оптики, так как в нашем случае оно ближе отвечает реальной ситуации благодаря следующим двум обстоятельствам 1) эквивалентное число Френеля достаточно велико (Л/экв = 7,4) и, как ожидается, потери нескольких поперечных мод сравнимы по величине (см. рис. 4.44) 2) накачка в лазере осуществляется при значительном превышении над порогом (в 2,8 раза при выходной мощности лазера 12 кВт см. рис. 5.18), так что в генерации может действительно участвовать большинство из упомянутых выше мод. В действительности в последующем расчете мы покажем, что значение Гг, полученное в приближении геометрической оптики, лучше согласуется с экспериментом, чем то, которое было вычислено из волновой теории. Сравнивая теперь выражения (5.62) и (5.33) с учетом значения Гг = 0,45, находим AJs =22,3 кВт. Диаметр пучка в резонаторе лазера равен (см. также рис. 4.41,6) Z) = 2Л1аг = 7,6 см, откуда Ле = л ) /4л 45 см и, следовательно, /s 500 Вт/см , Это значение хорошо согласуется с теоретическими оценками [14]. [c.271]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...