Структура (выходного) излучени

Импульсный режим работы твердотельных лазеров задается системой накачки активной среды. Форму импульса и модовую структуру выходного излучения определяет оптическая схема лазера. [c.45]

Угол наклона выходных окон к оптической оси АЭ ГЛ-201 составляет (86 1)°. При таком угле наклона обратная связь с активной средой практически исключается и не происходит заметного искажения пространственно-временной структуры выходного излучения. [c.56]

Настоящая глава посвящена исследованию пространственной и временной структуры выходного излучения ЛПМ и их взаимосвязи с энергетическими параметрами. [c.107]

Структура выходного излучения при М = 180 двухпучковая. [c.248]

Пространственно-временная структура выходного излучения [c.249]

Структура (выходного) излучения [c.306]

В целом итог этих исследований сводится к следующему [10, 118. В случае, когда граница ограничивающей апертуры очерчена резко и расположена симметрично относительно оптической оси моды, рассеивание основной моды на границе происходит на значительные углы, волны рассеивания от различных участков границы имеют одинаковую фазу и ири интерференции усиливают друг друга. Это приводит к тому, что структура излучения неустойчивого резонатора в этом случае имеет весьма сложный вид. Поперечная структура излучения изрезана, имеет место вырождение поперечных мод различного порядка по потерям. Все это приводит к низкому качеству поперечной структуры выходного излучения. [c.233]

Вернемся к выражению (4.88). Па рис. 4.20 приведены профили поперечной структуры выходного излучения при различных значе- [c.238]

Хорошо известно, что чем больше размер излучающе области, тем большую направленность имеет распространяющееся от нее электромагнитное излучение. Размеры светового пучка на выходе лазера являются сравнительно небольшие. В связи с этим используются специальные оптические системы (телескопического типа), основная роль которых сводится к масштабному увеличению размеров выходного пучка. В тех случаях, которые не будут особо оговорены, мы будем считать, что подобная оптическая система не нарушает общей структуры лазерного излучения. Это позволяет, формулируя модель лазерного излучения, относить ее сразу к выходной апертуре используемой оптической системы. [c.8]

Плечо 2 было нечувствительно к введению в него перед нелинейной средой оптических неоднородностей и неселективно по отношению к поперечной структуре поля. Помещение углового селектора перед зеркалом Зз позволяло получить практически дифракционную расходимость выходного излучения без существенного снижения энергии генерации в плече 2. [c.215]

СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫХОДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЛПМ В РЕЖИМЕ ГЕНЕРАТОРА [c.107]

При использовании в ЗГ телескопического HP в лазерной системе ЗГ-ПФК-УМ при увеличениях М 10 , когда расходимость первого резонаторного пучка отличается от дифракционного лишь в 2-3 раза, а нестабильность оси диаграммы направленности дифракционного пучка также часто соизмерима с его расходимостью, практически невозможно пространственно выделить один чистый дифракционный пучок, и поэтому выходное излучение системы имеет преимущественно двухпучковую структуру. Так как импульсы излучения этих пучков перекрываются во времени лишь частично и импульс дифракционного пучка отстает от импульса первого резонаторного пучка на t = 2L/с, то опережение сигнала ЗГ по отношению к сигналу УМ приводит к увеличению мощности в дифракционном пучке. [c.282]

Размытие края апертуры или наличие осевой асимметрии приводят к резкому уменьшению влияния волны рассеивания. Поперечная структура основной моды становится сглаженной, вырождение поперечных мод по потерям снимается, что приводит к одномодовому характеру выходного излучения. Качество поперечной структуры излучения резко возрастает. Особенно ярко это проявляются в неустойчивых резонаторах с не слишком малыми дифракционными потерями и большими числами Френеля [c.233]

Для расширения пучка лазера используют одну или несколько линз или сферических зеркал. При этом не происходит значительных потерь мощности излучения или заметного изменения структуры пучка. Равномерность освещения достигается применением диафрагм для ограничения размеров пучка и устранения тем самым влияния несовершенства оптической системы. Однако это всегда сопровождается потерей части выходной мощности лазера. [c.39]

ПС. Типовые лазеры на стекле с неодимом излучают импульсы длительностью от 2 до 20 пс при энергии максимального импульса от 1 до 10 мДж и полуширине цуга импульсов от 50 до 200 НС. Сравнение экспериментальных результатов для лазеров на стекле с неодимом с теоретическими результатами расчета длительности импульса, полученными в разд. 7.2, показывает хорошее совпадение лишь в начале цуга импульсов. Длительность импульсов в максимуме цуга существенно превосходит рассчитанную теоретически, а форма импульсов сложна. Интенсивные исследования временной и спектральной структур выходного излучения лазера на стекле с неодимом с синхронизацией мод [7.14—7.18, 7.25—7.30] позволили по существу дать следующее объяснение сложности этой структуры. В начале цуга длительность импульсов составляет от 2 до 5 пс, а полуширина их спектра соответствует обратной величине длительности [7.16, 7.18] (AvbTb 0,5). Измерения методом двухфотонной люминесценции показывают, что отношение пьедестала к пику составляет 1 3, что соответствует случаю хорошей синхронизации мод (см. гл. 3). По этой причине селекция импульсов (см. п. 7.3.3) осуществляется таким образом, чтобы для дальнейшего усиления и применения в последующем эксперименте выбирался импульс из передней части цуга. Спектральная ширина импульсов, соответствующих дальнейшему развитию цуга, сильно нарастает, и четко обнаруживается образование подструктур как в спектре импульсов, так и во временной зависимости интенсивности. Причиной расширения спектра является неоднородное по спектру снятие усиления и автомодуляция фазы излучения, возникающая в результате нелинейного взаимодействия интенсивного излучения со стеклянной матрицей (см. п. 7,2.4). При относительно высоких интенсивностях излучения лазера проявляется изменение показателя преломления стеклянного стержня, зависящее от интенсивности 1ь импульса [c.260]

При уменьшении радиуса кривизны зеркала ЗГ процентное содержание мощности на выходе УМ в фоновом пучке возрастает, что связано с увеличением мощности в пучке ЗГ с 0геом = 50 мрад. Введение в коллиматор диафрагм с диаметрами отверстий 0,3-1,0 мм (диаметр зависит от радиуса кривизны зеркала ЗГ), которые в несколько раз превышали расчетные значения с отв = 0,06-0,3 мм, привело к практически полному устранению влияния фонового сигнала ЗГ на работу УМ и получению однопучковой структуры выходного излучения. Об эффективности подавления фонового сигнала свидетельствуют и осциллограммы импульсов излучения, зарегистрированные на выходе ПФК и УМ (рис. 5.10, б, в). Распределение интенсивности выходного пучка системы в дальней зоне имеет такую же форму, как и распределение качественного пучка ЗГ (см. рис. 5.9, б). [c.144]

Пространственно-временная структура выходного излучения ЛПМ АЛТУ Каравелла представлена на рис. 9.3. В однозеркальном режиме излучение ЛПМ имеет однопучковую структуру, которая является самой простой (рис. 9.3, в, г). Расходимость пучка с радиусом выпуклого зеркала i 3 = 3 или 5 см составляет соответственно 0,3 или 0,5 мрад, длительность импульса излучения по основанию — 35 не (рис. 9.3, г), по полувысоте 20 не. В режиме с телескопическим HP (М = 180) структура излучения двухпучковая (рис. 9.3, а, б). Эти пучки перекрываются частично как в пространстве, так и во времени. Расходимость центрального пучка дифракционная (0диф = 0,07 мрад), второго — в два раза больше (0,15 мрад). Поэтому в фокальной плоскости объектива имеются два пятна, отличаюш,иеся по интенсивности примерно в четыре раза, так как средняя мош,ность излучения в пучках ( 10 Вт) и длительность их импульсов ( 10 не) примерно одинаковы. [c.249]

Многопучковость структуры излучения см. Структура выходного излучения [c.306]

При подборе ограничиваюш ей апертуры разумно стремиться к тому, чтобы То = Топт- Это обеспечивает высококачественную поперечную структуру выходного излучения как в ближнем, так и в дальнем поле. [c.239]

Таким образом можно сделать вывод, что резонатор технологического многомодового лазера должен обеспечивать заданное качество поперечной структуры выходного излучения г). Легко связать величину Г] с размером основной моды в АЭ ги. Действительно, если иред-ноложить, что излучение заполняет весь объем активной среды, то Ло — г/ /2й +Т, где Ло радиус АЭ, и согласно (4.116) [c.249]

Поэтому в широкоапертурных лазерах с допустимой величиной потерь порядка 20 % и более уже вполне могут использоваться двухзеркальные неустойчивые резонаторы. Переход к неустойчивым резонаторам усложняет выбор величины потерь на излучение. Ведь при выводе излучения через полупрозрачное выходное зеркало, что типично для устойчивых и плоских резонаторов, варьирование коэффициента пропускания зеркала (а с ним и потерь) вызывает лишь незначительные изменения структуры генерируемого излучения за счет явлений насыщения усиления (напомним, что модовая структура резонатора с фиксировашым распределением усиления по сечению от коэффициента отражения зеркал не зависит). Отсюда следует, что данный коэффициент может выбираться исходя только из изложенных в 3.4 соображений, касающихся энергетических характеристик. В случае же неустойчивых резонаторов с обычным для них дифракционным выводом для варьирования потерь нужно изменять конфигурацию резонатора, что оказьшает на структуру поля влияние, пренебречь которым уже нельзя. [c.206]

Картина лазерного излучения тесно связана с характеристиками резонатора. Существует семь основных типов открытых резонаторов, применяемых для лазеров плоскопараллельный, с большим радиусом кривизны, конфокальный, сферический, вогнуто-выпуклый, полусферический и полуконфокальный ). У всех лазерных резонаторов имеется одна общая черта — они представляют собой открытые резонаторы, т. е. у них отсутствуют боковые стенки. Если границы диэлектрика оказываются частью рабочего вещества, как, например, в волоконных, кубических, сферических и кольцевых системах, то в структуре мод выходного излучения важную роль играют различные эффекты связи. [c.35]

За период 1980-1989 гг. проведен большой объем экспериментальных и теоретических работ с целью повышения мощности и КПД лазера на парах меди, исследования структуры и повышения качества его выходного излучения [124-132]. Установлено, что структура излучения с оптическим резонатором многопучковая (обычно наблюдается от трех до пяти пучков). Каждый пучок излучения обладает своими пространственными, временными и энергетическими характеристиками. Применение неустойчивого резонатора телескопического типа с коэффициентом увеличения М = 50-300 приводит к формированию пучков излучения с расходимостью близкой к дифракционной и дифракционной. В режиме работы с одним зеркалом структура излучения двухпучковая. С одним выпуклым зеркалом, радиус кривизны которого на два порядка меньше длины АЭ, формируется пучок с расходимостью близкой к дифракционной и с высокой стабильностью характеристик [131, 132]. Исследована структура излучения и его характеристики в лазерных системах типа ЗГ-УМ [126-132. [c.25]

При работе АЭ ГЛ-201 с плоским и плоско-сферическим резонаторами выходное излучение приобретает многопучковую структуру, особенно отчетливо наблюдаемую при фокусировке (в дальней зоне) [c.111]

Из проведенных исследований следует, что в случае плоского и плоско-сферического резонаторов выходное излучение имеет относительно сложную многопучковую структуру и каждый из пучков характеризуется своими пространственными, временными и энергетическими параметрами. Пучки частично перекрываются как во времени, так и в пространстве. Существенный недостаток этих резонаторов состоит в том, что расходимость выходных пучков излучения на 1-2 порядка больше дифракционного предела, что ограничивает их практическое применение. [c.114]

Первые исследования HP в отпаянных ЛПМ были проведены с АЭ ГЛ-201 при прямой схеме возбуждения и ЧПИ 8 кГц, когда длительность импульсов излучения составляла примерно 40 не. Увеличение М телескопического HP изменялось в пределах 5 < М 300. В диапазоне 60 М 300 выходное излучение имело четырехпучковую структуру два некогерентных пучка сверхсветимости и два резонатор-ных пучка при 5 М < 60 структура была пятипучковой появлялся третий резонаторный пучок (рис. 4.6, а). Резонаторные пучки отчетливо наблюдались при фокусировке излучения зеркалом с радиусом кривизны R — 15 м. Распределение интенсивности выходного излучения в дальней зоне (плоскость фокусировки) имеет явно выраженный ступенчатый характер (рис. 4.6, б). По такому распределению нетрудно [c.116]

При данных условиях накачки длительность импульсов излучения ЗГ и УМ была одинакова и составляла около 30 не. Выходное излучение ЗГ с телескопическим HP имело четырехпучковую структуру два некогерентных пучка сверхсветимости с расходимостью 50 и 18 мрад (фоновые пучки) и два резонаторных пучка с малой расходимостью [127, 129, 130]. При увеличении резонатора М 60 второй резона-торный пучок имеет дифракционную расходимость (0диф = 0,07 мрад). По мере возрастания М мощность в фоновых и втором резонаторном [c.133]

Выходное излучение ЗГ с АЭ ГЛ-201 в режиме работы с одним выпуклым зеркалом имеет двухпучковую структуру оно содержит пучки сверхсветимости с геометрическими расходимостями 0геом = = 50 и 18 мрад [131, 132] (см. гл. 4). Геометрические расходимости пучков оценивались по их диаметрам в фокальной плоскости линзы 12 (см. рис. 5.8, б) с фокусным расстоянием F = 0,7 м, которая устанавливалась непосредственно на выходе ЗГ. Диаметр измерялся обычной [c.140]

В случае резонатора с одним зеркалом выходное излучение имеет строго двухпучковую структуру оно содержит пучки сверхсветимости с геом = 40 и 15 мрад. Характеристиками излучения второго пучка ( геом = 15 мрад) можно управлять в широких пределах, изменяя радиус кривизны выпуклого зеркала на два порядка меньше расстояния от зеркала до выходной апертуры АЭ, этот пучок излучения обладает качеством, близким к дифракционному, благодаря чему его можно сколлимировать в узконаправленный пучок, сфокусировать в пятно малого диаметра с высокой плотностью пиковой мощности ( 10 Вт/см ), а также выделить с помощью пространственного фильтра из фонового пучка с низкой когерентностью (40 мрад). [c.147]

В зависимости от требуемой точности, скорости и глубины прецизионной обработки излучатель ЛПМ Карелия , работающий по схеме ЗГ - ПФК - УМ, может быть выполнен с телескопическим HP (М = = 180) или с одним выпуклым зеркалом = 3 или 5 см) в задающем генераторе. При использовании HP выходное излучение ЛПМ имеет двухпучковую структуру — центральный пучок с дифракционной расходимостью (0,07 мрад) и опережающий его на 10 не (At = 21/р/с) пучок с расходимостью 0,15 мрад. При использовании оптической схемы с одним зеркалом выходное излучение имеет строго однопучковую структуру с расходимостью 0,3 или 0,5 мрад. В первом случае плотность пиковой мощности в плоскости фокусировки объектива с F — [c.247]

Важной характеристикой ЛПМ наряду с мощностью излучения является расходимость лазерного пучка. Исследования структуры и динамики формирования выходного излучения ЛПМ в режиме сверхсветимости (без зеркал и с одним зеркалом), в режиме генератора (с оптическим резонатором) и в режиме усилителя мощности (в системе ЗГ-УМ) показали следующее. Выходное излучение ЛПМ в режиме с одним зеркалом имеет двухпучковую структуру один пучок сверхсветимости сформирован из усиливающихся спонтанных затравок суммарной геометрической апертурой разрядного канала, а другой — зеркалом и выходной апертурой канала. В режиме генератора с оптическим резонатором излучение имеет многопучковую структуру два всегда присутствующих пучка сверхсветимости и несколько пучков, сформированных резонатором. [c.281]

При работе ЗГ в однозеркальном режиме в лазерной системе ЗГ - ПФК - УМ при соответствующих параметрах ПФК выходное излучение имеет строго однопучковую структуру. Для этого пучка характерна высокая стабильность импульсной энергии и оси диаграммы направленности. Съем мощности излучения с АЭ УМ в режиме насыщения в однозеркальном режиме работы ЗГ, в отличие от режима с HP, увеличивается на 15%, так как длительность импульсов излучения качественного пучка с одним зеркалом на t = 2L/с больше. [c.282]

Па этом закончим исследование модовой структуры конфокального резонатора и перейдем к рассмотрению поперечного распределения выходного излучения лазера с конфокальным резонатором. Оказывается, что в случае конфокального резонатора эта задача может быть также нроанализирована аналитически достаточно полно [47]. [c.151]

Однако использование динамически стабильных резонаторов и в случае многомодовых лазеров дает целый ряд преимуществ. Во-первых, стабильность модового состава, и следовательно, качества поперечной структуры выходного пучка. Это позволяет повысить стабильность всего технологического процесса. Во-вторых, и это весьма важно с практической точки зрения, работая в точке динамической стабильности, мы имеем почти симметричную зависимость выходных характеристик лазера, как при увеличении, так и при уменьшении мощности накачки относительно расчетного значения. При этом качество пучка не ухудшается, т.е. т] туо, где щ — качество пучка в точке динамической стабильности. Это следует из формулы (4.120) и из того факта, что при динамической стабильности имеет место минимум размера основной моды в АЭ. Вывод резонатора из состояния динамической стабильности приводит к улучшению качества излучения, однако это сопровождается, как правило, фокусировкой излучения на внутрирезопаторпых элементах, увеличением чувствительности модовой структуры к термооптическим искажениям АЭ, сужением области устойчивости. Эти обстоятельства позволяют сделать вывод о целесообразности использовапия при построении мощных твердотельных лазеров технологического назначения динамически стабильных, как одноэлементных, так и многоэлементных схем резонаторов. При этом динамически стабильный резонатор следует рассчитывать для такой ТЛ АЭ Рт-, которая имеет место при мощности накачки, лежащей посередине возможного рабочего диапазона. [c.250]

Отметим в заключение, что введение отрицательной обратной связи может способствовать стабилизации параметров лазера. Еще в 1962 г. электрооптическая обратная связь использовалась для сглаживания пичковой структуры излучения рубинового лазера [66]. Для этих же целей применяются нелинейные поглотители, потери в которых растут с увеличением интенсивности излучения (см., например, [67]). Исследования внутрирезонаторной генерации второй гармоники в лазерах на гранате с неодимом показывают, что введение отрицательной обратной связи за счет преобразования во вторую гармонику приводит к резкому уменьшению степени чувствительности выходного излучения к малой модуляции потерь при этом может наблюдаться сглаживание фазочастотной характеристики лазера [68]. [c.285]

Поскольку показатель преломления узкозопного полупроводника с ДГС больше, чем показатель преломления широкозонных слоев, возникает волновод, локализующий генерируемое излучение вблизи активной области. Выходная плотность мощности полупроводникового лазера ограничена лучевой прочностью кристалла, поэтому для повышения выходной мощности гетеролазера используют раздельное ограничение носителей и излучения в пятислойных структурах, например [c.947]

Для перестройки и сужения спектра генерации в лазерах на красителях используются дисперсионные светофильтры и призмы, интерферометры Фабри — Перо, дифракционные решетки, а также селективные элементы, работающие на принципе распределенной обратной связи. В РОС-лазерах обратная связь осуществляется за счет брэгговского отражения излучения от периодической структуры, возникающей в акгизной среде в результате модуляции ее показателя преломления. Введение одного селектирующего элемента сужает спектр генерации примерно до 1 нм без существенного снижения выходной мощности. Получение более узких линий достигается за счет комбинации нескольких селекторов и сопряжено со значительными потерями выходной мощности. [c.957]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...