Фотонная модель лазера

Фотонная модель лазера 78 Френеля число 68 Функция когерентности 266 [c.346]

Глава 4 называется Интенсивность лазерного излучения, скоростные уравнения . В ней изложена простая фотонная модель одномодового лазера, рассмотрены релаксационные колебания, модуляция добротности, балансные уравнения, описывающие важнейшие процессы в многомодовом лазере. Вторая половина главы в основном посвящена анализу эффекта образования провалов на контуре линии затрагиваются также вопросы конкуренции мод. Говоря о проблеме пространственной модуляции усиления в лазере, которая обусловлена структурой поля в резонаторе, уместно на помнить о работах советских авторов [19, 20], носящих приоритетный характер. [c.6]

Фотонная модель одномодового лазера. [c.34]

Обобщая модель, введенную в задаче 15.5, можно получить простую модель лазера. Для этого предположим, что образец, содержащий п трехуровневых систем, заключен в резонатор, потери в котором учитываются с помощью конечного времени жизни Тс фотонов резонансной моды. [c.396]

Заметим, что величина п — А кр) точно равна числу систем, находящихся на уровне 1, когда достигнута критическая инверсия. Величина пр Р равна числу переходов на уровень 3, индуцированных накачкой за счет термостата. Постоянное число возбужденных систем, очевидно, необходимо для того, чтобы покрыть потери за счет спонтанных переходов остальные системы порождают фотоны, покидающие полость резонатора. Модифицированное и уточненное описание рассмотренной модели лазера можно найти в соответствующих руководствах ). [c.398]

В лазерных генераторах избыточный фотонный шум или шум спонтанного излучения, который предсказывается на основе модели, где газовый лазер рассматривается как насыщенный усилитель шумов [30, 31], был подвергнут обширному экспериментальному исследованию [32, 33]. Измерения показали, что избыточный шум может обнаруживаться в газовых лазерах с низким усилением, работающих около порога генерации (выше и ниже его). По мере увеличения усиления и выходной мощности лазера, т. е. когда генератор работает вдали от порога, отношение шумов спонтанного излучения к дробовому шуму быстро уменьшается и избыточный фотонный шум становится меньше плазменных шумов, других спонтанных шумов и шумов, обусловленных модами, отличными от интересующих нас мод низшего порядка. [c.466]

Экспериментальные спектральные кривые тока фотоумножителя (пропорционального выходной мощности излучения лазера) показывают, что отношение мощностей избыточного фотонного шума и дробового шума пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера ниже порога генерации и обратно пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера выше порога генерации. Значительно ниже порога генерации можно наблюдать отклонение от квадратичной зависимости, если допустить вклад в выход спонтанного излучения более чем от одной линейно поляризованной моды. Установлено, что выше порога генерации ширина полосы избыточного фотонного шума изменяется линейно с выходной мощностью, а ниже порога — обратно пропорционально мощности [36]. Спектр мощности отношения шумов чуть выше и ниже порога генерации хорошо аппроксимируется лоренцевой кривой. Недавно экспериментально [36, 100] была продемонстрирована применимость модели Ван-дер-Поля к лазерному генератору с накачкой, превышающей пороговую. [c.469]

Член, содержащий у, соответствует усредненному по времени затуханию амплитуды напряженности электрического поля. Для того чтобы уравнение (В1.11-11) все-таки можно было интерпретировать с помощью основной модели мод в закрытом резонаторе, должно выполняться условие и оо- Оно в самом деле выполняется в реальных схемах, как это видно, из следующих типичных значений и 10 с" (СОг-лазер), 10 с (Не — Не-лазер), 10 с- (Нс1-лазер). Поскольку в действительности изменение энергии излучения в резонаторе при изменении числа фотонов носит квантовый характер, следует ввести в рассмотрение быстро меняющуюся во времени флуктуационную силу "(/) типа силы Ланжевена, которая ответственна за этот эффект. [c.26]

К сожалению, возможность получения все более коротких импульсов непосредственно от лазера с модулированной добротностью ограничена конечным временем формирования гигантского импульса в резонаторе лазера (эта величина имеет порядок времен жизни фотона в резонаторе Тс), и, следовательно, для твердотельных лазеров на диэлектрических кристаллах длительность импульса не может быть сделана меньше несколь-ких наносекунд. Кардинальным решением проблемы генерации сверхкоротких лазерных импульсов (таковыми будем назьшать импульсы с длительностью короче г ) является переход к режиму лазерной генерации с синхронизованными продольными модами. Этот режим достаточно подробно рассматривается в курсах квантовой электроники на качественном уровне. Нашей задачей здесь будет построение количественной (хотя и сильно упрошенной) модели лазера с синхронизованными модами. Мы по отдельности рассмотрим лазеры с активной и пассивной синхронизацией продольных мод. В 1.5 кратко охарактеризуем альтернативный путь получения предельно коротких импульсов — за счет сжатия компрессии) лазерных импульсов в пассивных нелинейно-оптических устройствах. Последний путь можно назвать фокусировкой импульсов во времени по аналогии с обычной фокусировкой лазерных пучков в пространстве с помошью оптических линз. [c.41]

Она построена на основе системы уровней, изображенной на рисунках 3.3 и 5.9, и очень похожа на систему (8.15), так как использует те же обозначения для релаксационных констант. Имеется лишь два отличия. Во-первых, мы приняли во внимание, что вероятности поглощения k и вынужденного испускания фотона не выражаются только лоренцианом, а учитывают как БФЛ, так и ФК, и поэтому являются различными функциями частоты выжигающего лазера. Эти функции описываются формулами (10.2). Во-вторых, мы приняли во внимание возможность превращения молекулы в фотопродукт. Вероятность такого превращения в единицу времени обозначим буквой Q. Согласно нашей модели, изображенной на рис. 5.9, такое фотохимическое превращение происходит в триплетном состоянии молекулы. Учитывая, что в триплетном состоянии молекула существует много дольше, чем в возбужденном синглетном состоянии, это предположение относительно канала, по которому происходит фотохимическая реакция, весьма правдоподобно. В некоторых случаях оно подтверждено экспериментом. [c.178]

Такая модель пригодна для теоретического описания большинства свойств лазерного излучения. Но если мы хотим создать реальный лазер, схема уровней энергии становится более сложной. Можно различить три основных типа таких схем. Первая представлена на рис. 2.8. Электрон атома из основного состояния 1 возбуждается в состояние 3. Такое возбуждение может быть вызвано фотоном света накачки с частотой, соответствующей частоте перехода с уровня 1 на уровень 3 (метод оптической накачки, предложенный Кастлером). Затем электрон безызлучательно или с излучением может перейти с уровня 3 на уровень 2, который связан с уровнем [c.44]

Для газового лазера естественное время распада т порядка 10 сек, чему отвечает собственная ширина линии Av порядка 10 гц. Поэтому при помощи газового лазера с фиксацией моды можно генерировать импульсы длительностью Ate 10- сек. Для твердого лазера, сделанного,например,из полированного рубина, собственное время затухания отдельных атомов порядка 10 сек или 10 - сек. (Вследствие столкновений с соседними атомами в твердом теле колебания затухают быстрее.) Поэтому излучение от возбужденных атолюв рубина занимает полосу частот примерно равную 10 сек . Эта полоса соответствует так ке легко возбуждаемым модам лазера. Таким образом, используя твердый лазер, можно генерировать ультракороткие световые импульсы длительностью Atx /Avw 10сек или 10-12 сек. Конечно, в соответствии с классической механикой, эта длительность просто равна длительности светового импульса от высвечивания одного атома в твердом теле. Тогда почему мы с таким энтузиазмом говорим о полученном результате Лишь потому, что один атом не может дать много света, а в лазере мы имеем огромное число атомов, испускающих излучение одновременно. В результате возникает необычайно мощный световой импульс малой длительности. Следует также отметить, что, в соответствии с квантовой механикой, отдельный атом не испускает свет непрерывным потоком, как в классической модели. Вместо этого световой фотон испускается в дискретном сгустке энергии. Для отдельного атома невозможно предсказать точно, когда этот сгусток энергии будет испущен. Известна [c.291]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...