Синхронизация мод активна пассивная

Процесс установления импульсного режима генерации в синхронно накачиваемых лазерах может быть разделен на три различные фазы, аналогичные фазам установления активной синхронизации мод и пассивной синхронизации мод в лазерах на красителях. В течение первой фазы усиления из шумового сигнала образуется импульс, энергия которого с каждым проходом резонатора растет, а длительность уменьшается. [c.153]

Особый класс составляет ЛК с распределённой обратной связью (РОС). В РОС-лазерах роль резонатора играет структура с периодич. изменением показателя преломления и (или) усиления. Обычно она создаётся в активной среде под действием двух интерферирующих пучков накачки. РОС-лазер характеризуется узкой линией генерации ( 10 см ), к-рая может легко перестраиваться в пределах полосы усиления путём изменения угла между пучками накачки. ЛК наиболее эффективны для генерации ультракоротких импульсов излучения. Самые короткие импульсы ( 10 с) достигнуты в непрерывных ЛК с пассивной синхронизацией мод. [c.564]

Методы синхронизации мод можно разделить на две категории 1) активную синхронизацию мод, при которой потери или усиление лазера модулируются внешним управляющим сигналом, и 2) пассивную синхронизацию мод, создаваемую соответствующим насыщающимся поглотителем [c.312]

Хотя во многих лазерах с пассивной синхронизацией мод применяются быстрые насыщающиеся поглотители, в некоторых условиях синхронизацию мод могут обеспечить также медленные насыщающиеся поглотители. Это возможно, когда энергия насыщения усиливающей среды сравнима с энергией насыщения поглотителя, хотя и несколько превышает ее. К синхронизации мод в этом случае приводят весьма тонкие физические явления [28], которые мы опишем с помощью рис. 5.45. Для простоты предположим, что как насыщающийся поглотитель, так и активная среда помещены вместе в одну и ту же кювету на одном из концов лазерного резонатора. Будем считать, что до появления импульса потери преобладают над усилением, поэтому участок переднего фронта импульса испытывает ослабление. С некоторого момента времени в течение переднего фронта импульса, когда накопленная плотность энергии импульса станет сравни- [c.318]

Одиночный импульс накачки с длительностью Ti/.2=5n , энергией 1F 3 мДж, длиной волны излучения Х= 1,054 мкм генерировался в лазере на фосфатном стекле с пассивной синхронизацией мод. Затем он вводился (с эффективностью 40 %) в короткий отрезок одномодового волоконного световода (L = l,3 м). В результате фазовой самомодуляции его спектр уширялся в среднем до 400 см 1. В качестве активной среды для реализации параметрического усиления был выбран кристалл DA, обладающий 90-градусным синхронизмом и весьма широкой полосой усиления Avy 2000 см (длина 4 см, взаимодействие е—оо). [c.193]

Создание высокостабильных YAG Nd + лазеров с активной и пассивной синхронизацией мод и высокоэффективных удвоителей частоты на кристаллах КТР (сейчас речь идет уже о получении средних мощностей второй гармоники до 10 Вт) привело к быстрому развитию разнообразных схем синхронной накачки лазеров на красителях. Для повышения стабильности и сокращений длительности синхронно-накачиваемых лазеров применяются различные схемы комбинированной синхронизации мод. На выходе уверенно получаются тщательно сформированные спектрально-ограниченные импульсы с длительностью менее 100 фс. Разработкой таких лазеров занимаются многие лаборатории, и сейчас они успешно конкурируют, а во многих случаях даже превышают по своим характеристикам лазеры с пассивной синхронизацией мод. [c.246]

Комбинированная синхронизация мод. При использовании метода пассивной синхронизации мод пикосекундных лазеров достигаются меньшие длительности импульсов и большая стабильность параметров излучения, а при активной синхронизации мод — более высокие энергетические характеристики. Одновременное использование обоих подходов в схемах синхронной накачки пикосекундных лазеров приводит во многих случаях к оптимальным результатам [28]. [c.253]

Другой подход к уменьшению длительности импульсов и повышению их спектрального качества основан на применении резонаторных ПГС с синхронной накачкой [42]. В режиме синхронной накачки сигнальный и/или холостой импульс после отражения от зеркал резонатора поступает в нелинейный кристалл одновременно с последующим импульсом накачки. В результате существенно возрастает эффективная длина усиления и, следовательно, уменьшается пороговая интенсивность накачки. Это обстоятельство позволяет использовать в качестве источника накачки не только цуги импульсов второй гармоники лазера на стекле или гранате с пассивной синхронизацией мод, но и системы с двойной модуляцией, работающие с частотой повторения цугов в единицы килогерц, и даже квазинепрерывное излучение лазеров на гранате с активной синхронизацией мод. [c.258]

Уже в начале 80-х годов стало ясно, что перспективы генерации сверхкоротких импульсов УФ диапазона связаны с удвоением частоты лазеров на красителях и их последующем усилении в эксимерных усилителях. Трудности в осуществлении пассивной или активной синхронизации мод эксимерных лазеров вызваны, прежде всего, малыми временами существования инверсии в активной среде (10 —10 с), что резко ограничивает число проходов излучения по резонатору. К настоящему времени минимальная длительность, реализованная в режиме активной синхронизации мод, составляет 120 пс [74]. Итоги развития пикосекундных эксимерных систем подведены в обзоре [75]. [c.271]

Для генерации ультракоротких световых импульсов с помощью АИГ Nd-лазера успешно применяются различные методы. Для лазера с непрерывной накачкой применяется преимущественно метод активной синхронизации мод с использованием акустооптических или электрооптических модуляторов (см. гл. 4). В случае АИГ Nd-лазера с импульсной накачкой чаще всего с помощью пассивной синхронизации создается такой режим, при котором лазер испускает цуг ультракоротких импульсов (см. гл. 7). [c.77]

Для генерации в непрерывном режиме лазерами на ионах благородного газа ультракоротких световых импульсов чаще всего используют активную синхронизацию мод, для осуществления которой применяют акустооптические модуляторы (см. гл. 4). Однако синхронизация мод может быть достигнута также и пассивным способом, например путем применения растворов красителей [2.5]. [c.80]

Основой механизма пассивной синхронизации мод, как и активной синхронизации, является временная модуляция потерь в резонаторе. Однако в отличие от активной при пассивной синхронизации система сама определяет моменты времени, соответствующие минимуму потерь. Процесс образования импульсов в лазерах на красителях может быть объяснен следующим образом после того как излучение накачки обеспечило превышение над порогом генерации лазера, в резонаторе начинается процесс установления вынужденного излучения, затравкой которого является спонтанный шум. В рассматриваемом здесь многомодовом режиме излучение состоит из множества статистически перекрывающихся во времени флуктуационных пиков. Вследствие большого сечения рабочего перехода лазерного [c.187]

Основные механизмы, активная и пассивная синхронизация мод [c.169]

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]

Трудности в прямой генерации коротких лазерных импульсов с помощью активной или пассивной синхронизации мод эксимерных лазеров связаны с малым временем существования инверсии в активной среде (10" —10" с), что резко ограничивает число проходов излучения по резонатору. [c.60]

Пассивная синхронизация мод (самосинхронизация мод). Периодическая модуляция параметров резонатора может быть осуществлена не только внешним сигналом, но и в известном смысле автоматически — нелинейным откликом на биения мод. Для этого необходим нелинейный элемент внутри резонатора, например просветляющийся фильтр. В принципе могут использоваться нелинейные свойства активного элемента. В подобных случаях говорят о пассивной синхронизации мод или, иначе, самосинхронизации мод. [c.381]

Комбинированный метод синхронизации мод. Свойства сверхкоротких световых импульсов, получаемых при пассивной синхронизации (самосинхронизации) мод, отличаются от свойств импульсов, получаемых при активной синхронизации. При пассивной синхронизации удается реализовать длительность импульса, близкую к предельной длительности, определяемой шириной линии усиления. При активной же синхронизации длительность импульса оказывается существенно больше (на порядок и выше). С другой стороны, при пассивной синхронизации время появления последовательности сверхкоротких световых импульсов может флуктуировать в пределах до 10—100 мкс параметры импульсов воспроизводятся от одного импульса накачки к другому лишь с некоторой вероятностью. Импульсы же, получаемые при активной синхронизации, характеризуются высокой стабильностью параметров. [c.383]

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

Существуют два подхода к решению этой проблемы и, следовательно, два типа лазеров с синхронизованными модами — лазеры с активной и пассивной синхронизацией продольных мод. [c.43]

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]

Из изложенного следует, что реализуемые длительности импульсов ограничены областью, лежащей выше времени прохода резонатора. Еще более короткие импульсы, как и в лазерах других типов, могут быть получены только при синхронизации мод. В п. 5.3.1 уже кратко указывалось на возможность осуществления активной синхронизации мод в полупроводниковом лазере путем модуляции инжекционного тока с частотой, равной обратному времени прохода резонатора [7.51, 7.52], а также путем синхронной накачки. Как и в других типах лазеров, в полупроводниковых предельно короткие импульсы можно получить при пассивной синхронизации мод. Впервые пассивная синхронизация мод полупроводниковых лазеров наблюдалась Иппе-ном, Эйленбергером и Диксоном [7.53]. Наиболее короткие из полученных в настоящее время импульсов были измерены в [7.54]. В обеих работах применялись сходные устройства, схема которых представлена на рис. 7.11. В этих устройствах лазерный диод используется как активный элемент во внешнем резонаторе. Выходное зеркало внешнего резонатора образуется непросветленной торцевой поверхностью лазерного диода. Излучение, проходящее через хорошо просветленную поверхность противоположного торца диода, достигает объектива микроскопа с большой апертурой, а затем падает на глухое зеркало. Длина резонатора лазера по порядку величины составляет [c.270]

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]

Авторы [77] выбрали в качестве задающего генератора квазинепре-рывный YAG Nd + лазер с активной синхронизацией мод, который, после удвоения частоты, накачивал лазер на красителе с пассивной синхронизацией мод. Последний генерировал импульсы длительностью 1,5 ПС на длине волны 0,745 мкм при средней мощности 40 мВт. Они сжимались в волоконно-оптическом компрессоре до 150 фс и усиливались двухкаскадном усилителе на красителе, накачиваемом второй гармоникой YAG лазера с модулированной добротностью. [c.272]

В экспериментах [101] (рис. 6.38) исследовалась стабильно-сть параметров излучения различных типов лазеров аргонового (с активной синхронизацией мод), синхронно-накачиваемого лазера на красителе, и кольцевого лазера с пассивной синхронизацией мод, работ ающего по схеме сталкивающихся в поглотителе импульсов. В частности, показано, что случайные дрожания импульсов накачки аргсонового лазера с характерным стандартным отклонением 20 пс и временем [c.288]

Генерация ультракоротких световых импульсов полупроводниковыми лазерами может быть достигнута многими методами. Важнейшим является метод активной модуляции усиления ин-жекционного лазера, поскольку токи можно очень проста модулировать с высокой частотой (см. гл. 4). Кроме того, применяется метод синхронной накачки полупроводникового лазера по аналогии с лазером на красителе с синхронизацией мод (см. гл. 5). Самые короткие импульсы (в субпикосекундном диапазоне) удается получить, как и в случаях лазера на красителе и твердотельного лазера на Nd, при помощи пассивной синхронизации мод (см. гл. 6 и 7, особенно разд. 7.4). [c.88]

Пассивная синхронизация мод лазеров на красителях позволила получить наиболее короткие импульсы. Этот метод, однако, имеет некоторые недостатки, такие, как большая критичность к согласованию параметров накачки и резонатора, необходимому для обеспечения стабильного режима, а также ограниченная насыщающимся поглотителем область перестройки, В то же время преимуществом метода синхронной накачки является возможность перестройки в широком диапазоне частоты излучения и некритичность к выбору интенсивности накачки, С другой стороны, однако, импульсы, полученные методом синхронной накачки, не столь коротки. Кроме того, необходимо точное согласование длины резонатора лазера на красителе с расстоянием между импульсами. Для одновременной реализации преимуществ обоих методов синхронизации в некоторых работах [6.26—6.28] было предложено использовать режим двойной синхронизации, который состоит в одновременном применении синхронной накачки и дополнительной пассивной синхронизации при помощи насыщающегося поглотителя. Так, в результате применения струи, в которой были смешаны поглотитель и усилитель, помещенной в резонатор аргонового лазера с аку-стооптической синхронизацией мод, были получены импульсы [6.28] длительностью 0,3 пс при возможности перестройки в диапазоне от 574 до 611 нм. При этом лазер оказался менее критичным к подстройке длины резонатора, чем в случае синхронной накачки. Применяемый в методе двойной синхронизации насыщающийся поглотитель, как уже отмечалось при описании метода синхронной накачки, подавляет паразитные импульсы. Паразитные импульсы проходят через активную среду одновременно с импульсом накачки и основным импульсом, но в противоположном направлении. Однако при обратном движении эти импульсы проходят через поглотитель в разные моменты времени. Как было упомянуто, применяя струю, состоящую из смеси родамина 6G и быстронасыщающегося поглотителя DQO I, Моро и Зицер получили методом двойной синхронизации импульсы длительностью 70 фс [6.30, 6.31]. В качестве лазера накачки они применяли AHr-.Nd — лазер с синхронизацией мод и удвоением частоты излучения. [c.227]

Выведенные в предыдущем разделе уравнения при определенных условиях, налагаемых на параметры лазера, хорошо описывают свойства максимального импульса. Если требуется, однако, определить более точно условия синхронизации мод, т. е. условия формирования моноимпульса и подавления остальных импульсов, то в нелинейной фазе необходимо учесть процесс снятия инверсии населенностей в активной среде. Процесс генерации в твердотельных лазерах с пассивной синхронизацией мод моделировался в ряде работ на ЭВМ. При этом процесс снятия инверсии населенностей учитывался различным образом [7.7—7.10, 7.41—7.44]. Однако при таком описании сталки- [c.243]

Синхронизация мод, как и генерация моноимпульса, может быть реализована и активными и пассивными методами. В первом случае необходимо искусственно периодически модулировать параметры резонатора с частотой, равной или кратной разности частот соседних мод, что делается, например, модуляторами на основе акусто-онтического или электроонтического эффектов. При модуляции на частоте й, кроме несущей частоты Ио, появляются боковые частоты й+й)о и й)о— 2, которые, в свою очередь, будут играть роль вынуждающей силы для более далеких от центра продольных мод. В результате эквидистантно расположенные продольные моды будут синхронизированы единой вынуждающей силой. В случае когда частота выбрана равной mQ т—целое число), то будут синхронизироваться продольные моды с частотами, отличающимися в т раз от межмодового интервала, и в результате на аксиальном периоде будет генерироваться т импульсов. [c.205]

Таким образом, генерируемые при пассивной синхронизации мод импульсы имеют длительность, на один-два порядка превы-ишющую предельную, определяемую шириной спектра усиления стекла. Такое расширение длительности начальных флуктуа-циопных выбросов происходит на линейном этапе развития генерации до просветления затвора и обусловлено дисперсией показателя преломления активной среды и других внутрирезонаторных элементов, а также дисперсией коэффициента усиления. Дисперсия показателя преломления с1п1с1(й приводит к временному расплыванию ультракоротких импульсов (УКИ), обладающих значительной шириной спектра [25]. что, в свою очередь, вызывает уменьшение амплитуды шумовых флуктуаций и увеличение длительности линейного этапа развития генерации до момента просветления пассивного затвора. Поэтому существует некоторая оптимальная длительность УКИ, для которой влияние дисперсии минимально. [c.207]

Эти уравнения позволяют рассмотреть следующие вопросы (среди других) сдвиги частоты генерации, синхронизацию частот, пульсации заселенностей активную и пассивную синхронизацию мод, незатухающие колебания, ультра короткие импульсы, хаос в лазерном излучении и пути к нему, фотонное эхо распространение волны в инвертированном веществе, оптическую биста бильность, двухфотопный лазер и все вопросы, указанные в п. 1. [c.34]

В наиболее распространенном для импульсных твердотельных лазеров с синхронизованными модами так называемом двухпороговом режиме генерации наряду с нелинейностью, обеспечиваемой насыщением поглощения в затворе, используется и нелинейность, порождаемая насыщением усиления в активной среде лазера. При этом затвор выполняет еще и роль пассивного модулятора добротности. В результате выход такого лазера представляет собой промодулированный гигантский лазерный импульс, образованный цугом сверхкоротких лазерных импульсов повышенной (по сравнению с обычным режимом синхронизации мод) энергии и более коротких (по сравнению с тем же режимом). [c.49]

Ч. Роудс и др. [28] выбрали в качестве задающего генератора квази-непрерывный лазер на Ыс1 АС с активной синхронизацией мод, который после удвоения частоты накачивал лазер на красителе с пассивной синхронизацией мод. После сжатия и усиления в двухкаскадном усилителе на красителе, накачиваемом второй гармоникой лазера на Ыс1 ЛС с модулированной добротностью, импульсы имели длительность 210 фс и энергию 130 мкДж. Затем они каскадно утраивались по частоте и усиливались в двух усилителях на КгР. На выходе получались импульсы на длине волны 0,248 мкм с длительностью 220 фс и энергией 20 мДж, что соответствует пиковой мощности 100 ГВт. [c.62]

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]

Для связывания (сцепления) продольных мод по фазе применяют методы как активной, так и пассивной синхронизации. В первом случае применяют принудительную периодическую модуляцию параметров резонатора с частотой, равной или кратной частоте Q. Во втором случае используют внутри резонатора просветляющийся фильтр или нелинейный диэлектрик. При этом существенно, чтобы фильтр имел весьма малое время релаксации-, необходимо, чтобы выполнялось условие Т < Т. При рассмотрении пассивной синхронизации мод часто применяют термин самосинхронизация мод (mode self-lo king). [c.277]

Наряду с указанным способом описания используется спектральное описание явления генерации сверхкоротких световых импульсов, когда процесс формирования последовательности импульсов рассматривается как результат интерференции большого числа эквидистантных по частоте мод со связанными фазами (см. 3.9, а также 3.1). Первые эксперименты по генерации сверхкоротких импульсов объяснялись на основе именно спектрального подхода, что и привело к возникновению термина синхронизация мод , или, иначе, сцепление мод ( mode lo king ). Под этим термином понимается фазировка спектральных компонентов. Временной подход, использующий представление о гуляющем внутри резонатора мощном импульсе, который выделяется из шума либо случайно (при пассивной синхронизации), либо синхронизатором (при активной синхронизации), стал развиваться несколько позднее. [c.398]

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]

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]

Первые экспериментальные результаты по активной синхронизации поодольных мод были получены на гелий-неоновом лазере [33]. В 1966 г. в [34] было показано, что при определенных условиях в лазере с быстро релаксирую-щим просветляющимся фильтром может осуществляться пассивная синхронизация самосинхронизация) продольных мод. Вопросы реализации и специфика режимов генерации сверхкоротких световых импульсов на основе активной либо пассивной синхронизации продольных мод рассматриваются, например, в [35—41]. [c.277]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...