Модуляция добротности активная пассивная

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]

При активной модуляции добротности начальное превышение порогового уровня определяется длительностью первого этапа развития гигантского импульса (см. 19). Длительность этого этапа, в отличие от случая пассивной модуляции добротности, задается моментом выключения потерь. Если при перестройке длины волны сохраняется величина накачки и момент выключения потерь, т. е. длительность первого этапа, то запасенная в среде энергия остается неизменной. Поэтому при активной модуляции добротности, если уровень накачки остается неизменным, то перестройка длины волны генерации сопровождается падением энергии и мощности гигантского импульса, так как величина запасенной в активной среде энергии остается неизменной, а превышение усилением порогового уровня падает в силу падения сечения вынужденного излучения на крыле полосы люминесценции. Уменьшение же превышения коэффициентом усиления порогового уровня ведет к падению энергии гигантского импульса (см. [c.204]

Вместе с тем развитие генерации при активной и пассивной модуляции добротности имеет и свои особенности, что связано с различным временным поведением добротности и инверсии во времени (рис. 5.4). Генерация импульса при пассивной модуляции начинается нз пичка свободной генерации, которая развивается в резонаторе при малом пропускании затвора. В результате разброс момента возникновения генерации вследствие флуктуации накачки или других причин, как это наглядно видно из рис. 5.4, может достигать [c.203]

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]

Режим свободной генерации. Предположим, что в резонаторе лазера находится только активный элемент и нет каких-либо нелинейных элементов или элементов, свойства которых изменяются под воздействием внешних сигналов. В этом случае говорят о режиме свободной генерации. Фактически этот термин объединяет несколько разных режимов их общая черта — отсутствие какого-либо специального управления генерацией, какого-либо воздействия на нее извне. В частности, отсутствует какая-либо модуляция (как активная, так и пассивная) добротности резонатора. Свободная генерация может иметь место как в случае импульсной, так и в случае непрерывной накачки. [c.268]

Согласно (3.8.4) 1 — а 2, что близко к значению щ — = 3,5, которое использовалось в 3.6 при рассмотрении активной модуляции добротности. Неудивительно поэтому, что энергетические характеристики гигантских импульсов, полученных при активной и при пассивной модуляции добротности, оказываются достаточно близкими. [c.371]

Сопоставление режимов генерации гигантских импульсов при активной и пассивной модуляции добротности комбинированная модуляция добротности. Выше отмечалась определенная аналогия между указанными режимами генерации. В обоих случаях наблюдается относительно длительный этап линейного развития генерации, на котором плотность инверсной заселенности практически не меняется, и короткий этап нелинейного развития генерации, на котором высвечивается основная часть энергии, содержа-ш,ейся в гигантском импульсе. В обоих случаях гигантские импульсы имеют достаточно близкие параметры — длительность импульса (определяемую длительностью нелинейного этапа), пиковую мощность, энергию. В балансных уравнениях для лазера с просветляющимся фильтром обнаруживается при р > 1 почти полная аналогия со случаем быстрого (мгновенного) включения добротности. [c.371]

Сделанные замечания поясняет рис. 3.45. Предположим, что возрастающая в процессе накачки кривая N f) флуктуирует от вспышки к вспышке в пределах заштрихованной на рисунке области. На рис. 3.45, а показано пересечение функций N (/) и Л пор (О при активной модуляции добротности (быстрое включение добротности), и на рис. 3.45, б — при пассивной модуляции добротности. В первом случае имеет место управляемое изменение во времени порога генерации во втором порог генерации во времени не меняется. Легко видеть, что интервал разброса моментов начала генерации при пассивной модуляции оказывается значительно шире, чем при активной Д<2 [c.372]

Указанный эффект проявляется в заметном сужении спектра генерации лазера (поскольку преимущественно сохраняются моды, находящиеся вблизи центра линии усиления). На рис. 3.48 представлена зависимость эффективной ширины спектра генерации от длительности этапа линейного развития генерации [6]. Чем больше длительность линейного этапа, тем сильнее проявляется эффект естественной селекции продольных мод, тем, следовательно, сильнее сужается спектр генерации. Именно поэтому спектр излучения лазера при пассивной модуляции добротности оказывается существенно более узким, чем при активной модуляции. [c.375]

Существуют три способа получения периодически повторяющихся импульсов лазерного излучения активная модуляция добротности, пассивная модуляция добротности и синхронизация мод. [c.409]

Третий и четвертый члены в правой части уравнения (4.144) описывают изменение инверсии рабочих уровней под действием накачки и спонтанных переходов. Если длительность генерируемых импульсов настолько мала, что за время, равное их длительности, изменение инверсии под действием накачки и за счет спонтанных переходов невелико, то третьим и четвертым членами в уравнении (4.144) можно пренебречь. Это, как правило, справедливо для режима модулированной добротности. В случае модуляции добротности (исключая пассивные методы с использованием фото-тропных веществ) изменение добротности соответствует изменению во времени коэффициента полных потерь к от пот (О-Необходимо отметить, что V в уравнении переноса (4.146) — так называемая эффективная скорость фотонов в резонаторе с активным и фототропным элементами. Она позволяет избежать математических трудностей, связанных с тем, что активная и фото-тропная среды находятся в различных областях пространства и учитывает реальное замедление фотонов в активной среде (скорость распространения v — с/п) и в фототропной (скорость распространения Кф =с1пф). Для случая, когда используется полностью система уравнений (4.144) — (4.146), т. е. при введении фототропного затвора в резонатор, формула для эффективной скорости движения фотонов в резонаторе может быть записана в виде [c.222]

Режим генерации гигантских импульсов при пассивной модуляции добротности резонатора. Пассивная модуляция добротности основана на применении нелинейных элементов, характеристики которых меняются в зависимости от мощности излучения, генерируемого в активном элементе. Широко используются просветляюищеся фильтры — оптические затворы, работающие на основе нелинейно-оптического явления просветления среды >. Наряду с нелинейными фильтрами применяют также нелинейные ячейки на основе вынужденного рассеяния Мандельштама—Брил-люэна, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности падающего светового пучка, и др. [4]. [c.273]

Т. л. с успехом работают в режиме модуляции добротности резонатора, что позволяет генерировать гигантские импульсы, длительность и энергия к-рых зависят от скорости включения затвора и свойств активной среды. Обычные значения длительности таких импульсов (1 — 10)10 "с. Их пиковая моншость ограничивается при этом оптнч, прочностью активных и пассивных элементов резонатора, к-рая обычно составляет величину [c.49]

Большое соотношение ширины контура усиления Т. л. и частоты межмодовых биений ( 10 ) позволяет достаточно просто осуществлять режим синхронизации мод и получать сверхкороткие импульсы длительностью 10 " — 10 с, ограниченной обратной шириной линии усиления. Так же, как и модуляция добротности, синхронизация мод в т. л. осуществляется как активным, так и пассивным образом, Т, л, может также работать в режиме усилителя [c.49]

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]

Рнс. в.2. Принципы]геиерации световых импульсов а — амплитудная модуля-цня в пассивной системе б — модуляция добротности лазерного резонатора в — синхронизация продольных мод в активном резонаторе г — фокусировка во времени, быстрая фазовая модуляция и компрессия [c.12]

Система уравнений (4.2)—(4.6) может быть использована для анализа многомодового режима как при пассивной модуляции добротности, так и при свободной генерации. Для этого следует лишь отбросить уравнение (4.5) и последний член в уравнении (4.6). Ниже будут изложены результаты численного исследования системы уравнений, аналогичной системе (4.4)—(4.6), но несколько упрощенной вследствие использования предположения о том, что внутри резонатора могут существовать только продольные моды (поперечный индекс опущен) и неоднородность продольного распределения плотности мод в резонаторе не учитывается ( F и приняты равными единице). Поскольку контур линий усиления в активной среде чаще всего может быть аппроксимирован лорен-цовской (однородное уширение — рубин, гранат и другие кристаллы) или гауссовской (стекла) зависимостью, имеющей максимум в центре линии усиления, а спектральные кривые поглощения фототропных веществ — некоторой линейной зависимостью с углом наклона, различающимся для разных красителей и рас- [c.180]

Основой передающего устройства лазерного локатора GSF служила лазерная головка с рубиновым активным элементом, работавшая в режиме модулированной добротности с частотой повторения 1 Гц. Активный элемент длиной 70 мм и диаметром 9,5 мм излучал энергию в пределах от 0,9 до 1,2 Дж в импульсе при длительности импульса 24...30 не и времени нарастания переднего фронта 5...8 НС. Модуляция добротности осуществлялась призмой полного внутреннего отражения, вращавшейся с частотой 24 000 об/мин, я также дополнительной оптической ячейкой, содержавшей раствор криптоцианина и метанола, которая выполняла роль пассивного затвора. Расходимость лазерного излучения на выходе лазерной головки составляла приблизительно 10 радиан. С помощью десятикратного телескопа Галилея расходимость уменьшалась до величины 1,2-10 радиан. Часть выходного излучения лазерй с помощью кварцевой пластинки, ориентированной под углом Брюстера, отводилась на фотодиод. Сигнал с выхода фотодиода использовался, с одной стороны, для запуска счетчика измерения дальности, а с другой — для контроля выходной энергии лазерного импульса. [c.187]

Характеристики применяемых для модуляции добротности затворов будут приведены в 5.2, а здесь мы несколько подробнее рассмотрим генерацию мопоимпульса при пассивной модуляции добротности просветляющимися фильтрами. В качестве таких фильтров в лазере на неодимовом стекле применяются растворы красителей или твердотельные затворы на основе центров окраски. Физика процесса генерации гигантского импульса состоит в это.м случае в том, что просветляющийся фильтр, пропускание которого возрастает при увеличении падающего на него излучения, играет роль ячейки положительной обратной связи. Процесс генерации можно также разбить на три этапа накопление инверсии, сравнительно длинный этап линейного развития генерации и короткий этап нелинейного развития генерации, на котором происходит высвечивание энергии моноимпульса. Для пассивной модуляции длительность линейного этапа Тд (т 1 мкс) в несколько раз больше, чем при активной, что имеет важное значение для селекции спектра излучения (см. ниже). Длительность моноимпульса ( и 10—100 нс) примерно такая же, как при мгновенном включении добротности, если только выполнено условие на сечение вынужденных переходов в фильтре Оф и активной среде а стф>ст. [c.203]

При пассив1юй модуляции добротности линейный этап развития генерации протекает в условиях высоких потерь, что отличается от условий развития мопоимпульса при активной модуляции добротности (рис. 5.4). Вследствие этого существенно (на порядок) различаются длительности линейных этапов генерации и интенсивность излучения на границе линейного и иелииейного этапов. Длительность линейного этапа при пассивной. модуляции зависит от начального пропускания просветляющегося фильтра То, увеличиваясь примерно пропорционально То [81. [c.204]

Зависимость параметров генерируе.мого излучения от периода или частоты модуляции обусловлена взаимосвязью импульсов через инверсную населенность. С этим же обстоятельством связана стабильность генерации серии, т. е. минимальный интервал времени между генерируемыми импульсами, при котором импульсы идут еще без пропусков. Выражение для следующее из анализа устойчивости, совпадает с формулой (2.82) в гл. 2 для времени задержки генерации. Из этой формулы следует, что частота следования импульсов, генерируемых таким методом, ограничена на уровне несколько десятков килогерц. Отметим, что генерация серий импульсов возможна не только при активной, но и при пассивной модуляции добротности с помощью просветляющегося затвора с большим временем релаксации. Максимальная частота генерируемых при этом серий импульсов определяется превышением порога и составляет около 10 кГц [17, 181. [c.204]

Модуляция добротности. Путем модуляции добротности резонатора можно получить лазерные импульсы значительно более короткие, чем импульсы накачки. В начале процесса накачки поддерживается малая добротность резонатора. Для этого можно воспользоваться установкой вращающегося зеркала, применением элек-трооптического или магнитооптического затвора, а также введением в среду насыщаемого поглотителя. При малой добротности порог остается достаточно высоким, и до возникновения генерации создается большая инверсия, причем может быть накоплена большая энергия. (Предпосылкой эффективности механизма является относительно большое время жизни активной среды на верхнем лазерном уровне, так как это время жизни определяет интегральное время накопителя.) После начала генерации добротность активно (внешнее влияние затвора) или пассивно (просветление насыщаемого поглотителя под действием лазерного излучения) быстро повышается. Возрастание добротности влечет за собой превышение порога над значением, определяемым условием (В1.11-6), благодаря чему в течение короткого времени происходит нарастание мощности излучения и быстрая отдача накопленной энергии. Таким способом могут быть получены короткие импульсы с) [c.32]

Третья глава начинается с обзора различных режимов генерации лазера, включая режимы активной и пассивной модуляции добротности резонатора, синхронизации продольных и поперечных мод, модуляции нагрузки. Вводятся, анализируются и широко используются балансные уравнения (уравнения Статца— Де Марса и их модификации). На основе этих уравнений излагаются различные вопросы динамики одномодовых лазеров переходные процессы, приводящие к затухающим пульсациям мощности излучения, появление незатухающих пульсаций мощности при наличии слабой модуляции потерь, генерация гигантских импульсов при мгновенном включении добротности. Сопоставляются электрооптический и акустоопти-ческнй способы активной модуляции добротности. Подробно анализируются процессы в лазерах с просветляющимися фильтрами. Синхронизация продольных мод обсуждается с использованием как спектрального, так и временного подходов. При рассмотрении самосинхронизации мод в лазере с просветляющимся фильтром применяется временное описание на основе флуктуационных представлений. Временной подход используется также для описания акустооптической синхронизации мод в лазере с однородно уширенной линией усиления. Отдельно обсуждаются методы исследования сверхкоротких световых импульсов. [c.5]

На рис. 3.4 показан процесс развития гигантского импульса при пассивной модуляции добротности резонатора лазера с импульсной накачкой. Модуляция добротности осуществляется за счет применения просветляющегося фильтра. Кривая Р f) на рисунке описывает изменение во времени мощности генерируемого излучения там же показано изменение во времени коэффициента резонансного поглощения фильтра на частоте генерации (кривая (0) и плотности инверсной заселенности уровней активной среды (кривая N (f)). Исходное состояние соответствует непросветленному фильтру (х = XoJ в этом состоянии пороговое значение плотности инверсной заселенности достаточно велико (обозначим через Л пор max)-По мере поступления в активный элемент излучения накачки величина N будет расти. Как только она достигнет значения N ov max. начнется процесс генерации ). Этот момент времени выбран на рисунке в качестве начального момента t = 0). Как и при активной модуляции добротности, процесс формирования гигантского импульса состоит из двух этапов длительного этапа ждленного (линейного) развития (длительность этапа io) и короткого этапа быстрого (нелинейного) развития (длительность этапа При пассивной модуляции добротности этап линейного развития примерно на порядок длительнее, чем при активной модуляции он составляет теперь примерно 1 мкс. Это объясняется тем. [c.274]

ЧТО развитие импульса на рассматриваемом этапе происходит при пассивной модуляции добротности в условиях высоких гютерь из рисунка видно, что фильтр просветляется фактически лишь на втором (нелинейном) этапе развития импульса. Длительность второго этапа составляет примерно 10 НС (как и при активной модуляции). [c.275]

Выше отмечалось, что при пассивной модуляции длительность этапа линейного развития генерации оказывается примерно на порядок больше, чем при активной модуляции. Это связано с тем, что при активной модуляции добротности процесс генерации на линейном этапе развивается фактически в условиях низких потерь в резонаторе (в случае быстрого включения добротности), тогда как при пассивной модуляции процесс генерации на линейном этапе развивается в условиях вьюоких ттерь. Указанное различие двух рассматриваемых режимов генерации гигантских импульсов хорошо видно на рис. 3.46, где сопоставляются зависимости М () и Л ор (О Для каждого режима (а — режим активной модуляции при быстром включении добротности, б — режим пассивной модуляции). Физически ясно, что быстрое уменьшение потерь при активной модуляции добротности облегчает (ускоряет) развитие генерации, что и проявляется в сокращении (по сравнению со случаем пассивной модуляции) длительности линейного этапа. [c.373]

Пассивная модуляция добротности позволяет гюлучить гораздо более короткие импульсы, чем активная модуляция добротности, обычно длительностью около 100 не, обеспечивая при это.м частоту повторения импульсов примерно 1 МГц. Здесь во время накачки выходное зеркало делается гюлностью отражающим, в результате чего энергия накачки запасается в резонаторе в виде излучения. Когда этот процесс достигает максимума, прозрачность выходного зеркала повышается от нуля до максимально возможного значения (в идеале до 100 %). После этого, в течение времени пролета нескольких фотонов, (т л - 2//С, где I — оптическая длина резонатора) излучение испускается в виде одиночного импульса. При этом вся запасенная в резонаторе энергия излучения выводится из него. [c.409]

Одним из методов повышения пространственной когерентности является использование лазеров, работающих в режиме модулированной добротности (Q-модуляция). Q-модуляция осуществляется либо активным методом, например с помощью вращающегося зеркала, либо пассивным — с использованием просветляющего органического красителя. Этим способом ограничивают длительность импульсов до 20—40 не. Одновременно, однако, уменьшается энергия в импульсе—примерно до десятков миллиджоулей. [c.137]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...