Синхронизация продольных мод

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]

Режим синхронизации продольных мод (режим генерации сверхкоротких световых импульсов). Создание лазеров с модуляцией добротности явилось крупным шагом в развитии лазерной техники. Следующий крупный шаг связан с созданием лазеров с синхронизацией продольных мод. [c.275]

Гигантский импульс при наличии синхронизации продольных мод превращается в последовательность сверхкоротких (сверхмощных) импульсов. На рис. 3.5 дано приблизительное сопоставление гигантского импульса и последовательности сверхкоротких импульсов в лазере с импульсной накачкой ). Протяженность во времени этой последовательности импульсов примерно равна длительности гигантского импульса ii таким образом, число сверхкоротких импульсов можно оценить отношением tjT. [c.276]

Если синхронизация продольных мод приводит к генерации последовательности сверхкоротких световых импульсов (иначе говоря, к периодической модуляции генерируемой световой мощности во времени), то при синхронизации поперечных мод должно наблюдаться перераспределение генерируемой световой мощности в поперечном к оси резонатора направлении (иначе говоря, должна наблюдаться пространственная модуляция световой мощности). В отсутствие синхронизации поперечных мод ось светового пучка, генерируемого лазером, совпадает с оптической осью резонатора. В случае же синхронизации поперечных мод такое совпадение имеет место лишь в некоторые моменты времени синхронизация поперечных мод приводит к тому, что поперечное сечение генерируемого светового пучка зона генерации) начинает совершать периодические движения в плоскости зеркала с частотой 2, соответствующей разности частот синхронизованных мод. Этот эффект был впервые предсказан в [46] он подробно обсуждается в [47].. [c.278]

Синхронизация продольных мод (генерация сверхкоротких световых импульсов) [c.375]

Исследования по синхронизации продольных мод интенсивно развиваются, начиная с 1966 г., когда была опубликована основополагающая работа [34]. Обстоятельный анализ этих вопросов дается в [38, 39, 111—ИЗ]. [c.376]

Неселективный резонатор. Очевидным необходимым условием реализации идеи синхронизации продольных мод является условие одновременного возбуждения достаточно большого числа таких мод >. В этом случае принципиально необходим многочастотный режим генерации. [c.378]

Характерные значения Дсо и т для некоторых лазеров приведены в 3.1. Напомним, что для рубинового лазера имеем Дсо 10 с- , т 10 , а для неодимового лазера Дсо 10 с" , т Л 10. Эти данные показывают, что при синхронизации продольных мод в рассматриваемых лазерах можно в принципе реализовать световые импульсы длительностью 10 —10 не. [c.379]

Первые эксперименты по активной синхронизации мод были выполнены на гелий-неоновом лазере в 1965 г. [33]. Впоследствии подобные эксперименты проводились главным образом на твердотельных лазерах (см., например, [114]), а также на лазерах на органических красителях (см. [115]). Активная синхронизация продольных мод анализируется в [112, 113] >. [c.381]

Акустооптическая активная синхронизация продольных мод подробно рассматривается в 3.12 [c.381]

На рис. 3.52 сравниваются световые импульсы, полученные в случаях активной и комбинированно синхронизации продольных мод [119]. Импульс 1 получен в рубиновом лазере с использованием электрооптического синхронизатора мод на основе кристалла ниобата лития импульс [c.384]

Временное описание активной синхронизации продольных мод дается в 3.12. [c.398]

Временное описание активной синхронизации продольных мод в лазере с однородно уширенной линией усиления ) [c.406]

Постановка задачи основные предположения. Активную синхронизацию продольных мод в непрерывно накачиваемых лазерах обычно реализуют при помощи акустооптического модулятора ). Полагая, что линия усиления активного элемента уширена однородно, проведем рассмотрение такого режима генерации на основе временного подхода 1112, ИЗ, 135, 136]. [c.406]

Активная синхронизация продольных мод [c.407]

Синхронизация мод и генерация сверхкоротких импульсов. Продольные моды резонатора, эквидистантно расположенные на на расстоянии й друг от друга (й=лс/1), могут быть синхронизованы, вследствие чего возникает последовательность сверхкоротких п.мпульсов. Число мод/п, которые могут синхронизироваться, определяется отношением ширины полосы усиления активной среды Дй) расстоянию между. модами [c.205]

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]

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]

Следующий крупный успех — прорыв в область пикосекундных масштабов времени (t 10 с) датируется 1966—1968 гг. В эти годы были предложены и реализованы методы синхронизации продольных мод лазеров и созданы первые пикосекундные лазеры на стекле с неодимом, генерировавшие импульсы с длительностями до нескольких пикосекунд (их стали называть сверхкороткими ) и мощностями 10 —10 Вт. В те же годы были предложены и впервые продемонстрированы методы нелинейно-оптического формирования и сжатия пикосекундных импульсов, запущены параметрические генераторы перестраиваемых по частоте пикосекундных импульсов, позволившие перекрыть видимый и инфракрасный диапазоны спектра. Таким образом, была продемонстрирована эффективность использования быстрой электронной нелинейности в пико- и субпикосекундной оптической технике. [c.9]

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]

Авторы [15] неточно называют реализованный ими резонатор фазово-сопряженным как отмечалось при обсуждении [14], резонатор с пассивным обращающим зеркалом является обычным для набега фазы ip при синхронизации продольных мод, определяющей генеращпо ультракоротких импульсов. Поэтому несостоятельны и их соображения о ее нетривиальности в описанном лазере. [c.200]

Эквидистантность спектра важна, например, в режиме синхронизации продольных мод. Поэтому в этом режиме убирают все промежуточные отражения, чтобы не могло образоваться отдельных резонаторов. Это не обязательно делать путем просветления промежуточных отражаюгцих поверхностей, достаточно их немного наклонить по отногпению к пучку, так чтобы отраженный свет не попадал в резонатор. Это, конечно, приведет к дополнительным потерям, но во многих случаях потери — меныпее зло, чем неэквидистантность спектра. [c.174]

Таким образом, длительность импульса в лазерах с синхронизацией продольных мод зависит от дисперсионных характеристик неодимового стекла и особенностей линейного и нелинейного этапов развития генерации. На линейном этапе развития происходит увеличение длительности флуктуационпых выбросов интенсивности на порядок и более, а на нелинейном этапе импульс сжимается. Отсюда следует возможность сокращения длительности импульса (до и 0,5 пс) путем управления длительностью этапов генерации, например, электрооптическими методами [29, 301. [c.208]

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]

Синхронизация мод в лазерах. Основная идея получения сверхкоротких импульсов (СКИ) генерации путем синхронизации продольных мод лазера состоит в следуюшем. Большинство реальных лазеров работает в многомодовом режиме, так что их частотный спектр представляет собой практически эквидистантную последовательность собственных продольных мод резонатора, разделенных интервалом А =с12Ь, где с - скорость света в резонаторе, Ь — длина резонатора. Следовательно, суммарное поле генерации является суперпозицией монохроматических компонент, соответствуюших продольным модам, и записывается в виде [c.41]

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]

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]

Сущность идеи синхронизации продольных мод. Наиболее просто идею синхронизации продольных мод можно объяснить следующим образом. Предположим, что в резонаторе лазера возбуждены т продольных мод и при этом выполнены два условия во-первых, шот. эквидистантны, т. е. разность частот двух соседних мод постоянна (обозначим эту разность частот через 2) во-вторых, моды синхронизованы по фазе, т. е. разность фаз двух соседних мод постоянна (обозначим эту разность через Ф). Пронумеруем все моды в порядке юзрастания частоты с помощью целочисленного индекса k, принимающего значения — т — 1)12, — (яг — 1)/2 + 1, [c.376]

Лазеры с неоднородно уши енной линией при достаточно большой накачке генерирует большое число продольных мод. В отсутствие модулирующего сигнала фазы мод распределены по законам статистики. Синхронизация мод достигается относительно просто, так как для нее достаточно возникновения слабого сигнала на боковой частоте. Этот сигнал служит затравочным для соседней моды и последовательно усиливается. Впервые активную синхронизацию мод Не—Ые-лазера % = = 0,633 мкм) с помощью акустооптического модулятора потерь экспериментально осуществили Харрис и Тарг [4.1]. Они получили периодическую последовательность импульсов длительностью около 2,5 НС. Детальный расчет активной синхронизации мод лазеров с неоднородно уширенной линией усиления был сделан Харрисом и Макдафом [4.2]. Основываясь на спектральном описании, они решили систему уравнений, учитывающую взаимодействие между модами, в предположении что накачка отдельных мод осуществляется независимо. [c.136]

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]

Синхронизация мод. Излучение различных продольных мод лазера ТЕМ т/1(7 М0ДЫ С различными ИНД6КСЗМИ мод д) МОЖНО синхронизировать это означает, что могух быть установлены соотношения между фазами Ф(/) фурье-компонент напряженности электрического поля 1Е f) = 1(/) I ехр [ Ф (/) ] в виде [c.33]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...