Лазер с кольцевым резонатором

Рис. 8.18. Схема солитонного ВКР-лазера с кольцевым резонатором. BS-дихроичная пластинка Mj и М2 зеркала со 100%-ным отражением Lj и L2-микролинзы.

В случае необходимости рабочая точка легко сдвигается от вырожденного значения 5=0 приложением к кристаллу постоянного электрического поля нужной амплитуды (см. рис. 7.3). Аналогичным образом исключаются и аппаратные невзаимные фазовые сдвиги. Отметим еще одну перспективную систему - ФРК-лазер с кольцевым резонатором на двустороннем обращающем зеркале (п. 4.2.5). Экспериментальная проверка в модельных опытах подтвердила работоспособность пассивного [18] и активного [21] волоконных гироскопов на смешении волн. Однако только тщательные исследования позволяют установить их реальные возможности и конкурентоспособность. [c.222]

Нелинейная ассоциативная голографическая память с обращающими зеркалами делает лишь первые шаги. Уже в цитированных работах сделан ряд предложений по улучшению ее характеристик и расширению возможностей. Предлагается использовать описанный в п. 7.3.2 пороговый детектор изображений на ФРК-лазере и ФРК-лазер с кольцевым резонатором на двойном обращающем зеркале [67], а также обращающее зеркало на жидких кристаллах [81]. [c.250]

В предшествующем рассмотрении мы не обращали внимания на особенности, которые могут быть вызваны размещением поглотителя вблизи зеркала с большим коэффициентом отражения. Ряд экспериментальных исследований показал, что расположение узкой кюветы с поглотителем в контакте с глухим зеркалом увеличивает стабильность генерации и способствует укорочению импульсов (см., например, [6.12]). Такое действие тонкого контактного поглотителя обусловлено тем, что падающий на зеркало и отраженный импульсы перекрываются в насыщающемся поглотителе, это позволяет достигать насыщения при меньших интенсивностях или энергиях импульсов и благоприятствует процессу синхронизации мод. Эффекты когерентного перекрытия двух импульсов могут быть использованы особенно эффективно, если такие встречные импульсы распространяются в кольцевом резонаторе и перекрываются в тонком поглотителе [6.6, 6.7, 6.33, 6.37—6.39]. Таким путем к настоящему времени были получены наиболее короткие импульсы длительностью около 50 фс, возбуждаемые в резонаторе лазера (ср. п. 6.3.4). При этом максимальное перекрытие встречных импульсов в поглотителе обеспечивается системой автоматически, так как оно соответствует оптимальным условиям генерации, если только оба импульса одинаково усиливаются активной средой. Последнее обеспечивается таким размещением усилителя и поглотителя, когда расстояние между ними составляет четвертую часть длины резонатора. В этом разделе мы хотим вывести уравнения, описывающие когерентное перекрытие двух встречных импульсов в лазере. Это описание в одинаковой степени должно касаться двух различных ситуаций контактного поглотителя в линейном резонаторе и режима синхронизации мод в лазере с кольцевым резонатором со сталкивающимися импульсами (СРМ) ([6.13, 6.29]). Мы будем считать, что в случае линейного резонатора оптические элементы расположены, как показано на рис. 6.3, при Ua = 0 я оптимальном размещении усилителя в середине резонатора (Ur = Ui). В случае кольцевого СРМ-лазера отраженный луч на модели рис. 6.3 не проходит снова через отдельные элементы, а направляется оптической системой непосредственно к точке 2. При этом расстоя- [c.202]

Заключение. Резонаторы для лазеров с кольцевым сечением среды. Изложенные в настоящей книге сведения о наиболее общих свойствах резонаторов трех фундаментальных классов (типа устойчивых с удержанием поля каустиками, типа плоских с удержанием поля за счет краевой дифракции и типа неустойчивых с расширением сечения пучка на обходе резонатора) носят весьма универсальный характер. Это позволяет пользоваться ими не только в стандартных ситуациях, но и при решении принципиально новых задач лазерной техники. [c.253]

Все зти эффекты наблюдались с пассивным обращающим зеркалом в кристалле ВаТЮз, когда лазер накачки на родамине-6С бьш с линейным [10] либо кольцевым [И] резонаторами. Так, в лазере с линейным резонатором спектр излучения сужался с 2,4 до 0,1 нм (точнее, до 4-6 ГГц), что соответствовало генерации 4-6 продольных мод при L =35,5 см. Сложная структура спектра зависела от расстояния между выходным и обращающим зеркалами. [c.197]

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]

На рис. 23.7, а показана схема газового электроразрядного лазера с продольной прокачкой газа СО2. Вывод луча осуществляется через зеркало резонатора 2. Затем луч фокусируется с помощью линз. Возбуждение молекул газовой смеси происходит в кольцевом электроде 1. Недостатком указанной схемы является необходимость иметь длинную разрядную трубку, если нужна большая мощность лазера. [c.455]

На сегодняшний день однонаправленный кольцевой ФРК-лазер (рис. 4.4) экспериментально исследован и использован в ряде работ [2, 6, 8—11]. В качестве среды с чисто нелокальным откликом обычно использовался кристалл титаната бария, а накачка производилась одночастотным излучением Аг" -лазера (X = 514,5 нм) с интенсивностью свыше 1 Вт/см , что обеспечивало выполнение условия (4.4). Так, в [11] кольцевой резонатор был образован тремя плоскими глухими зеркалами 3i, пьезокерамическим ЗП и выходным З2 R = 0,81). Длина резонатора L = = 50 см) адиабатически изменялась смещением зеркала ЗП пьезокерамикой (на X за (2-4) -10 с при т = 0,5 с). Юстировка резонаторов осуществлялась вспомогательным пучком лазера накачки через З2 с помощью разделительной пластины РПг- Мощность излучения ФРК-лазера измерялась фото приемником ФП , а ФП , ФПз служили для определения 6 методом биений выходного пучка с пучком накачки. [c.132]

Свойства гибридного лазера оказались существенно иными, чем у исходного лазера накачки одномодовая генерация сменилась режимом синхронизации мод лазера накачки, а первоначально непрерывное излучение разбилось на периодические шумовые пички с частотным интервалом, примерно обратным времени пробега света по кольцевому резонатору обращающего зеркала. [c.201]

Еще одну возможность использования в метрологических целях невырожденной генерации открывают ФРК-лазеры с резонатором из двух обращающих зеркал (п. 4.3.2), в которых изменение суммарной фазы пучков накачки приводит к снятию частотного вырождения (5 0). С точки зрения практического применения лазер с двумя обращающими зеркалами, казалось бы, проще, чем однонаправленный кольцевой лазер, так как в нем не требуется столь жесткая юстировка элементов резонатора. Однако теперь требуется жесткая фиксация всех элементов, определяющих фазы пучков накачки (расщепители пучков, возвратные зеркала и др.), что не менее сложно. [c.218]

При использовании усиления за счет двухволнового взаимодействия в ФРК таким резонатором может быть обычный кольцевой резонатор (рис. 6.6). Режим генерации здесь, как и в обычном лазере, реализуется в том случае, если для какой-нибудь из собственных мод потери в резонаторе окажутся скомпенсированными за счет энерго-обмена с пучком накачки на смещенной голограмме в объеме ФРК [c.118]

Эти условия в лазере с кольцевым резонатором, показанном схематически на рис. 6.15, а, были реализованы Форком, Грином и Шенком [6.6, 6.32]. В качестве усилителя использовался родамин 6G, а в качестве поглотителя — DOD I, растворенный в этиленгликоле. Для создания возможно более узкого поглотителя применялось сопло специальной формы, создававшее струю, толщина которой в месте прохождения светового пучка составляла примерно 10 мкм. Усилитель накачивался аргоновым лазером непрерывного действия, обеспечивавшим мощность накачки от 3 до 7 Вт на длине волны 5145 А, коэффициент малосигнальных потерь в поглотителе составлял 20%, а коэффициент пропускания выходного зеркала —3%. При помощи этой установки были получены лазерные импульсы длительностью от 65 до 90 фс со спектральной шириной 50+10А. [c.223]

Импульсы такой же длительности получил Дитель [6.7], использовавший аналогичный лазер с кольцевым резонатором, который накачивался аргоновым лазером ILA120, обеспечивавшим мощность накачки около 1 Вт. В этой работе сравнива- [c.223]

В первом непрерывном волоконном ВРМБ-лазере [33] кольцевой резонатор состоял из световода длиной 9,5 м с потерями на длине волны накачки = 514,5 нм около 100 дБ/км. Из-за относит ельно [c.272]

Единственным заметным отличием временных характеристик излучения лезеров на неодимовом стекше с неустойчивыми резонаторами от характеристик работающих в пичковом режиме (гл. 3) аналогичных лазеров с плоскими резонаторами явилось сокращение длительностей пичков [62] это является следствием более быстрого установления колебаний ( 3.3). Интегральные по времени спектральные характеристики при устойчивых и плоских резонаторах оказались неразличимыми. Это и неудивительно спектральное распределение излучения является, по существу, распределением интенсивности между модами с различными аксиальными индексами ( 3.3). Во всей центральной зоне неустойчивого резонатора (область / на рис. 3.15), играющей основную роль в механизме генерации, имеют место те же интерференция двух встречных пучков и образование стоячих волн, что и в плоском резонаторе. Поэтому механизм пространственной конкуренции аксиальных мод в резонаторах обоих типов одинаков, несмотря на то, что в устойчивом резонаторе периферийная часть активного элемента (область//на том же рисунке) заполнена излучением, распространяющимся только в одну сторону (см. также в 4.4 о проблеме спектральной селекции в кольцевых резонаторах). [c.212]

Примером может послужить наиболее интересная и активно обсуждаемая в последние годы проблема резонаторов для широкоапертурных лазеров с кольцевым сечением активной среды. Она обрела актуальность с момента появления мощных ГДЛ с большим количеством сопел переход от параллельного расположения последних к круговому с радаальным истечением среды сулит немалые выгоды. Бегло просмотрим вместе с читателем основные посвященные этой проблеме работы. [c.253]

Самосвипирование в красную сторону на 10 мкм было получено и в гибридном лазере на красителе с кольцевым резонатором [11], рассмотрен- [c.207]

В последние годы в связи с широким использованием кольцевых резонаторов возникла острая необходимость в контроле параметров их элементов, таких, как параллельность граней и толщина четвертьволновых пластин, однородность фазовых невзаимных элементов, однородность коэффициента отражения зеркал и т. д. На рис. 126 приведена оптическая схема полуавтоматического эллипсометра для измерения поляризационных свойств (эллиптичности и поворота плоскости поляризации) фазовых невзаимных элементов, используемых в лазерных гироскопах. Свет от лазера ЛГ-126, отразившись от зеркал 10 и пройдя через поляризатор 2, линейно поляризуется. После прохождения через фазовый невзаимный элемент (ФНЭ) 3 происходит поворот плоскости поляризации и возникает эллиптичность излучения. При соответ- [c.205]

В случае кольцевого зазора диаметром - 10 см (1щ 30 см) и типичных значениях /г 1 см удельный съем излучения с единицы длины такого лазера при Tiao (0,1...0,2) составит (3...6) 10 Вт/м. Газоразрядные камеры с кольцевой геометрией (см. рис. 4.7, б) уже используются в СОг-лазерах технологического назначения. Параметры одного из них ( Юпитер-0,3 ) приведены в табл. 4.3 (п. 2). Активная среда в щелевом зазоре данного лазера создается с помощью несамостоятельного разряда с периодической ионизацией. Резонатор состоит из двух зеркал — плоского выходного, изготовленного из германия, и кольцевого с отражающей поверхностью. Как видно из таблицы, [c.129]

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

До сих пор в этой главе мы рассматривали ФКМ двух волн, распространяющихся в одном и том же направлении эти волны отличались друг от друга длинами волн или состояниями поляризации. Третий возможный случай когда две волны с одинаковыми частотами и состояниями поляризации распространяются по световоду в противоположных направлениях. Прямая и обратная волны будут взаимодействовать друг с другом за счет ФКМ. Такое взаимодействие может привести к качественно новым свойствам, проявляющимся в виде оптической бистабильности [63 66], когда волоконный световод используется для создания нелинейного кольцевого резонатора. Также это может привести к оптическим неустойчивостям и хаосу [67, 68]. Особый интерес представляет невзаимность, вызванная ФКМ она может воздействовать на работу волоконных гироскопов [69- 74] и волоконных ВКР-лазеров [75]. [c.209]

Синхронно-накачиваемые волоконные ВКР-лазеры привлекательны для генерации сверхкоротких световых импульсов [47]. Когда такие лазеры накачиваются импульсами длительностью < 100 пс, то, вообще говоря, необходимо учитывать эффекты дисперсии групповых скоростей, групповое запаздывание импульсов, ФСМ и ФКМ. Эти эффекты обсуждаются в разд. 8.3, где синхронно накачиваемые волоконные лазеры рассматриваются более подробно в отдельном подразделе. Если импульс ВКР попадает в область отрицательной дисперсии групповых скоростей световода, то солитонные эффекты могут формировать импульсы длительностью 100 фс и менее. Такие волоконные лазеры иногда называют солитонными ВКР-лазерами, подробно они рассматриваются в разд. 8.4. Другое направление развития волоконных лазеров-создание компактных устройств с зеркалами, интегрированными в волоконный резонатор. Один из способов добиться этого [49] замена зеркал на волоконные решеточные отражатели, изготовленные путем травления решетки на сердце-вине короткого отрезка световода. Другой путь-использование кольцевой конфигурации резонатора [48] на основе волоконной петли со связью через волоконный ответвитель - позволяет получить цельноволоконный кольцевой ВКР-лазер с низким порогом. [c.228]

Проблема однонаправленности генерации и кольцевые неустойчивые резонаторы. В большинстве применений кольцевых резонаторов необходимо (или по меньшей мере желательно), чтобы весь поток генерируемого излучения обходил кольцо только по одному из двух возможных направлений. В первую очередь это избавляет от неприятностей, связанных с тем, что в противном случае сквозь пол)шрозрачное зеркало или путем дифракционного вывода из резонатора удается выпустить только сразу два пучка, между которыми делится общая мощность. Кроме того, однонаправленный режим (или режим бегущей волны) полезен для достижения предельно узкого спектра генерации модуляция интенсивности вдоль оси резонатора, являющаяся у многих лазеров одной из важнейших причин многочастотной генерации, здесь отсутствует. [c.236]

На основе линейных и кольцевых резонаторов с обычными и обрашаю-щими зеркалами созданы разнообразные лазеры на динамических решетках (гл. 4-6). [c.37]

Простейшим видом ФРК-лазера на двухпз овом смешении является генератор, состоящий из кристалла с чисто нелокальным откликом, помещенного в кольцевой резонатор из обычных зеркал [1,2] (рис. 4.1). Из двух возможных направлений распространения пучков по резонатору реализуется только то, при котором зтот пучок (2) будет отбирать энергию от пучка накачки (/). Отметим, что для квантовой электроники это новый вариант невзаимности. [c.127]

Такое жесткое условие на длину когерентности источника накачки характерно только для генераторов с замкнутыми (кольцевыми либо линейными) резонаторами. Как станет ясно из дальнейшего, существует также ряд генераторов с незамкнутыми резонаторами, которые могут накачиваться ш1фокополосным когерентным излучением, в частности даже лазерами с синхронизацией мод [7]. [c.129]

Наиболее подробно и тщательно характеристики однонаправленного кольцевого ФРК-лазера в режиме одномодовой генерации изучены в [11]. Выходная мощность в согласии с (4.6) линейно возрастала с накачкой Ьвых = 3 10 /1 (0) и в пределе достигала 40 мкВт. В согласии с теорией (рис. 4.2) наблюдалось линейное смещение частоты излучения генератора с расстройкой резонатора по длине (рис. 4.5), которое отмечалось также в [2]. [c.132]

Выше были приведены результаты по генерации в линейном ОВФ-резонаторе с одним обыкновенным зеркалом. Однако схема встречного четырехпучкового взаимодействия позволила реализовать и режим генерации в кольцевом резонаторе [15]. Лазер накачки и кювета с Na были те же, что и в описанном выше эксперименте. Исследованы были две схемы резонаторов (рис. 5.8) одна — классическая (рис. 5.8д), когда резонатором замыкаются вход и выход нелинейной среды вторая — нетрадиционная, которая, по сути, представляет собой линейный резонатор с двумя обращающими зеркалами, имеющими общие пучки накачки. [c.184]

Гибридный лазер бьш реализован также на полупроводниковом гетеролазере GaAlAs (Л = 815 нм) и кольцевом пассивном обращающем зеркале на ВаТЮз [20]. Было показано, что возврат сопряженного пучка в лазере с эффективностью е эквивалентен увеличению / эф выходного зеркала эф = + (1 -R)e. В эксперименте из измерения понижения порогового тока было найдено е = 9,5 % при расчетном значении б = 8,8 %. Такое достаточно большое значение е (npi реальном Rp = 16 %) определяется само-возвратом сопряженного пучка в исходный канал генерации микронных размеров. При обычном внешнем резонаторе эта операция является сложной и недостаточно точной. [c.201]

Лазеры иа растворах красителей. В первой и многих других работах использовался трехзеркштьный резонатор (рис. 6.7). Аргоновый лазер накачивал непрерывный лазер на красителях с неселективным резонатором З1-З2-З4. За выходным зеркалом З4 помещался кристалл ВаТЮз в таком положении, чтобы в нем при убранном экране Э записы-вапось пассивное обращающее зерка/io. Обращенная волна вновь попадала в лазер на растворе красителя, т.е. образовывался линейный резонатор с кольцевым обращающим зеркалом и двумя парциальными резонаторами 3i - З4, З4 - ПОЗ длиной соответственно к L2. При этом спектр генерации резко сужался ( 6.2). Одновременно возникало самопроизвольное постепенное смещение (самосвигарование) частоты излучения гибридного лазера (обьино в красную сторону), на 20 нм и более. [c.207]

После подачи излучения лазера генерация в кольцевом резонаторе возникала с задержкой 5 мс. Время релаксации записываемых решеток было порядка 10 мс. Пороговая энергия сигнала за время задержки составляла 15 мДж. Генерируемое излучение имело поляризацию в плоскости рисунка и развивалось на линии 10Р18. Это обусловлено большей прозрачностью I4 на этой длине волны. Максимальная энергия генерации составляла 0,3 Дж при длительности импульса 0,2 мкс. [c.211]

В [75] реализован интересный, чисто лазерный вариант бистабильного режима генерации ФРК-лазеров с общим пучком накачки и тремя парциальными резонаторами, которые замыкаются на одном кристалле ВаТЮзГ лазер 1 с кольцевым ОВФ-резонатором НЭ - 3j - З2, лазер 2 с резонатором НЭ - З3 и лазер 3 с резонатором ЯЭ - З4 с соответствующими длинами L, Li и L3 (рис. 7.17). Как видно из схемы, здесь отсутствует спе- [c.245]

Сначала вводятся все три экрана, а затем при включенной накачке /о убирается первый экран Эу. Возникает генерация в кольцевом лазере 1 на пропускающих решетках (пучки 1x,1ц). Она бы возникла первой и без экранов, так как ФРК-лазеры с петлей накачки требуют минимального порогового усиления согласно п. 4.2.4. Как следствие, образуется отраженный от кристалла пучок /р , сопряженный по фронту с /о, но некогерентный с ним. Для облегчения последующего выхода в генерацию двух других ФРК-лазеров, зеркала 3i и З2 кольцевого ОВФ-резонатора специально разъюстировались, что резко ослабляло интенсивность генерации/1. При этом отношение /рс/ о составляло всего 1,26 10 . [c.246]

Экспериментально зависимость частотного сдвига Асо от длины< кольцевого резонатора была исследована в [3.43] на примере BaTiOg, накачиваемого аргоновым лазером ( = 514 нм). При максимальной-мощности генерируемого излучения, достигаемого, по-видимому,, при совпадении частоты одной из мод резонатора с частотой накачки (Оо, величина частотного сдвига обращалась в нуль. В окрестности этой точки сдвиг Асо оказался линейно зависящим от приращения, длины резонатора. [c.120]

Рис. 9.10. Схема компенсации внутрирезонаторных фазовых искажений на основе четырехволнового взаимодействия в ФРК [9.53] (а), полупроводниковый лазер с внешним пассивным кольцевым ОВФ-зеркалом на основе ФРК [9.57] (б) и само-стартующий лазерный резонатор с отражательной голограммой в LiNbOs Fe в качестве одного из зеркал [9.60] (в).

Простейшим примером является попытка заменить активную усиливающую среду в кольцевом резонаторе на ФРК, накачиваемый внешним лазером (рис. 9.13, а) [9.71, 9.72]. В подобной схеме в результате четырехволноводного взаимодействия на общей пропускающей голограмме в резонаторе должны возбуждаться встречные световые волны, сдвинутые по частоте на Асо/2 относительно частоты накачки соо- К основным недостаткам данной схемы следует отнести необходимость использования лазера с длиной когерентности, превосходящей длину кольца L, а также необходимость предварительной настройки кольцевого резонатора на частоту накачки oq [9.73]. Более того, как показано в последней работе (см. также раздел 6.5), из-за весьма узкой линии усиления ФРК ожидаемый частотный сдвиг между генерируемыми световыми волнами Асо оказывается уменьшенным существенным образом по сравнению с максимальной величиной (9.13). [c.235]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...