Неустойчивости в лазерах

В лазерах второй группы диссоциация происходит при электрическом разряде в газе. Например, в смесях Ne—О2 и Аг— основным процессом образования возбужденных молекул кислорода является квазирезонансная передача энергии от метаста-бильных атомов благородных газов к молекулам Оа- Возбужденная таким образом молекула кислорода О а, будучи энергетически неустойчивой, диссоциирует на атомы кислорода. В случае смеси Ne—О 2 диссоциация непосредственно приводит к появлению одного из атомов, находящегося в возбужденном состоянии. В случае Аг—О а атом кислорода оказывается на метастабильном уровне, который имеет большое сечение столкновения с электронами, переводящими кислород на верхний уровень рабочего перехода. В этих смесях при давлениях Ne и 63 соответственно 0,35 и 0,014 мм рт. ст. и при давлениях Аг и O.j соответственно 1,3 и 0,036 мм рт. ст. генерируется длина волны к = 0,8446 мкм. [c.67]

Неравновесные кооперативные явления имеют место в открытых системах, далёких от термодинамич. равновесия, их существование связано с диссипацией энергии. Нек-рые из них обусловлены возникновением в неравновесной системе макроскопич. пространств, когерентности (диссипативной структуры)-, они в значит, степени аналогичны равновесным К. я. при термодинамич. фазовых переходах. К ним относятся когерентное излучение лазера (пример квантового неравновесного К. я.), неустойчивость Рэлея — Бекара, возникающая в нагреваемом снизу слое жидкости, образование пространственно неоднородных структур при нек-рых хим. реакциях, а также В процессе морфогенеза (см. также Неравновесные фазовые переходы). Успешное описание процессов в лазере вблизи порога генерации в терминах Ландау теории фазовых переходов 2-го рода положило начало построению единого подхода к неравновесным К. я., составляющего предмет нового научного направления — синергетики. Общая идея такого подхода состоит в следую- [c.457]

Тепловые неустойчивости проявляются во влиянии теплового режима я процессов переноса на параметры плазмы. Ярким примером является тепловой взрыв в лазере на угарном газе. Как во всяком молекулярном газе, колебат. темп-ра в плазме этого лазера превышает доступах, темп-ру газа. В процессе колебат. релаксации, связанной с тушением колебательно возбуждённых молекул, часть колебат. энергии переходит в поступательную, что приводит к повышению [c.353]

В лазерах повышенной мош,ности в последнее время широкое распространение получили неустойчивые резона- [c.45]

В лазере с неустойчивым резонатором генерация возникает в приосевой зоне. Покидающее эту зону излучение усиливается при многократных проходах между зеркалами, смещаясь при этом к периферии резонатора. Относительная величина смещения положения луча на [c.46]

Только в неустойчивых резонаторах лазеров на больших объемах среды условия столь благоприятствуют одномодовой генерации, что существуют определенные возможности варьирования и формы сечения выходящего из резонатора пучка, и, в небольших пределах, его фазового распределения без ущерба для к.п.д. и когерентности. Этих возможностей мы коснемся в 4.1 и 4.4. [c.203]

Применяя в лазерах на парах меди неустойчивые резонаторы с большим увеличением, можно добиться очень малой расходимости излучения, близкой к дифракционной, что, возможно, позволит использовать такие лазеры для изготовления голограмм. При этом средняя мощность излучения уменьшается примерно вдвое. [c.49]

В работе [545] сообщается, что в лазере на парах аммиака, накачиваемом излучением СОг-лазера, экспериментально достигнут такой одномодовый режим, при котором стационарное решение становится неустойчивым и возникает стохастичность. [c.295]

Па этом примере мы закончим рассмотрение схем неустойчивых резонаторов с динамической стабильностью. Однако наш анализ резонаторов мош пых твердотельных лазеров с малым уровнем термооптических искажений был бы неполным, если бы мы не обсудили, хотя бы коротко, возможность использования неустойчивых резонаторов других типов. Из рис. 4.8 следует, что при высоком уровне гауссовых потерь 7о > 0,8-0,9, влияние флуктуаций ТЛ АЭ проявляется достаточно слабо. Поскольку такие большие потери могут соответствовать оптимальным значениям в лазерах с достаточно большим коэффициентом усиления, для них допустимо использование резонаторов, не обладаюш,их динамической стабильностью. Среди последних наиболее часто используются неустойчивые резонаторы телескопического [c.245]

Примечание. Система Лоренца была получена при составлении математической модели конвективного движения в подогреваемом слое жидкости. Вопрос адекватности такой модели конвективного движения не является предметом нашего обсуждения, но также может быть рассмотрен с позиций предлагаемого подхода. Большой объём исследований, посвящённых системе (1), сделал её по сути классическим математическим объектом (см., например, [59, 73]) среди решений этой системы есть отвечающие устойчивым и неустойчивым положениям равновесия, регулярные колебания и хаотические движения с широким сплошным спектром, стохастические колебания. К уравнениям Лоренца при некоторых предположениях исследователи сводят (см., например, [73]) уравнения для медленных амплитуд напряжённости поля, поляризации и разности населённостей в лазерах и мазерах, уравнения генераторов с нелинейностью. Исследуются различные комплексные формы уравнений Лоренца и т. д. [c.199]

Таким образом, использование неустойчивых резонаторов в лазерах на неодимовом стекле наталкивается на трудности, связанные с относительно небольшим усилением стекла и возможными внутри-резонаторными аберрациями. Поэтому наиболее успешным применением этих резонаторов было использование их в лазерах с длинными активными элементами (большое усиление на проход ехр (а/)) при малой аберрации, что характерно для однократного режима работы. [c.145]

Уравнения (8.10) описывают по меньшей мере две неустойчивости, которые были найдены в лазерах и в гидродинамике независимо. При Л <0 (г<1) нет лазерной генерации (жидкость в покое), а при Л > О (г > 1) устанавливается лазерная генерация (конвективное движение) с устойчивыми, не зависящими от времени значениями I, т], С. Кроме этой хорошо известной неустойчивости возникает новая, если выполняются условия [c.209]

С точки зрения истории вопроса интересно, что эта вторая неустойчивость была найдена независимо в физике лазеров и в гидродинамике, однако смысл второй неустойчивости для лазеров был выяснен значительно позже. [c.209]

Исследования последних лет no различным неустойчивостям более высокого порядка в лазерах можно найти в статьях [c.338]

Во второй главе анализируется роль резонатора в формировании поля излучения лазера, излагаются основы теории открытых резонаторов. Используются геометрооптическое приближение, итерационный метод Фокса—Ли, модель гауссовых пучков, закон АВСО. Учитываются апертуры зеркал, наличие внутри резонатора линзы или диафрагмы, разъюстировка элементов в резонаторе. Рассматриваются резонаторы различной геометрии — как устойчивые, так и неустойчивые. В случае активных резонаторов обсуждаются эффекты тепловой линзы, затягивания частот и выгорания дыр . Уделяется внимание вопросам селекции продольных мод, а также физике волноводных резонаторов и пленочных лазеров с распределенной обратной связью. [c.5]

В качестве примера заметим, что применение неустойчивого резонатора в лазере на стекле, активированном неодимом, позволило реализовать угловую расходимость излучения 2-10— рад при ширине пучка 15 см 147]. Неустойчивый резонатор характеризовался параметрами М = 2, 56000, 7000. [c.211]

Неустойчивые резонаторы перспективны с точки зрения создания лазеров с жестко заданными спектральными и временными характеристиками. Как уже отмечалось, развитие процесса генерации в лазере с неустойчивым резонатором начинается в центральной (приосевой) области активного элемента, а затем уже распространяется на весь его объем. Если непосредственно по оптической оси вводить внутрь резонатора лазера излучение от дополнительного [c.211]

Существенное сокращение длительности этого процесса имеет место в лазерах с неустойчивыми резонаторами, специфика которых предопределяет быстрое развитие генерации от оси активного элемента к периферии. На рис. 3.37 приведена тонкая структура гигантского импульса рубинового лазера с неустойчивым резонатором [99]. Здесь 1 — импульс, формируемый в приосевой области (радиуса 0,5 а), 2 — импульс, формируемый в остальном объеме активного элемента. В случае, изображенном на рисунке, можно фактически говорить об одновременном выходе в генерацию всего поперечного сечения активного элемента (импульс 2 запаздывает по отношению к импульсу I всего на 1 не). [c.350]

Неустойчивость исходного стационарного состояния и условие самовозбуждения генерации в лазере с просветляющимся фильтром. Вопрос об устойчивости (неустойчивости) исходного стационарного состояния (3.7.28) принципиально важен для выяснения возможности самовозбуждения генерации в лазере с просветляющимся фильтром. Предположим, что состояние (3.7.28) является устойчивым. В этом случае флуктуационные изменения плотности поля и плотности инверсной заселенности не смогут перевести лазер в состояние генерации как бы сильно ни возрастала в данном случае интенсивность накачки, лазер с фильтром будет неизменно находиться в окрестности исходного состояния [c.359]

Проявления неустойчивости в колебат. системах с конечным числом степеней свободы в осн. аналогичны рассмотренным на примере маятника. Проявление неустойчивости в волновых системах имеет особенности, обусловленные пространств, протяжённостью этих систем. Как и в колебат. системах, неустойчивость волновых движений в консервативных волновых системах является резонансной и связана с нелинейным взаимодействием волн, напр. трёх-, четырёх- и т. д. волновые взаимодействия, возникающие в нелинейных средах при выполнении условий синхронизма, самовоздействие волн (самомодуляция, самофокусировка) и др, В активных волновых системах неустойчивость может иметь как автоколебательный, так и резонансный характер. Примерами активных волновых систем являются лазеры, гиротроны, волновые пучки в плазме, химически активные среды. При автоколебат. неустойчивости волновые возмущения нарастают за счёт энергии веколебат. источников, напр. пучков частиц или течений. В отличие от колебат. систем нарастание возмущений в таких системах может происходить не только во времени, но и в пространстве. В частности, возмущение может носить [c.348]

Переход П. т. т. в результате неустойчивости в состояние диссипативной пространственно-временной структуры может быть описан на языке неравновесного фазового перехода. Как правило, с изменением уровня возбуждения П. т. т. испытывает неск. неравновесных фазовых переходов, в результате к-рых одни диссипативные структуры заменяются другими. Примерами этих структур являются колебания концентрации носителей и (или) Т. Часто эти колебания сопровождаются изменением тока, проходящего через П. т. т. (в случае токовых неустойчивостей), так что П. т. т. в сочетании с внеш. электрич. цепью выступает как генератор электрич. колебаний. Др. примером служит инм-екционный лазер, где в результате инжекции электронов и дырок создаётся бинолярная плазма высокой плотности с инвертиров. заполнением электронных состояний в зоне проводимости по отношению к валентной зоне. Возникновение когерентного эл.-магн. излучения может быть описано как неравновесный фазовый переход. [c.604]

Модуляционная неустойчивость в области отрицательной дисперсии во.поконных световодов наблюда.пась в эксперименте [22]. когда 100-пикосекундные (FWHM) импульсы Nd YAG-лазера (длины волны генерации 1,319 мкм) проходили через световод длиной I км с дисперсией Р2 — 3 пс /км. На рис. 5.2 изображены автокорреляционная функция (АКФ) и спектр излучения на выходе из световода при пиковой мощности излучения Рр = 7,1 Вт. Расположение боковых спектральных компонент находится в согласии с предсказанным уравнением (5.1.10). Расстояние между максимумами в АКФ обратно пропорционально в соответствии с теорией. Боковые спектральные компоненты второго порядка, которые видны на рис. 5.2, также [c.108]

ДОЛЖНОГО усиления солитонов. Наиболее перспективной, по-видимо-му, является схема с ВКР-усилением [67], схематично изображенная на рис. 5.15. Передача информации осуществляется вблизи длины волны минимальных потерь в световоде ( 1,56 мкм). Периодически с интервалом L, используя частотно-зависимый направленный ответвитель, в световод по обоим направлениям вводят непрерывное излучение лазера на длине волны 1,46 мкм. Важными параметрами системы являются скорость передачи информации В, длительность импульса TrwuM, период усиления L и полная длина системы Lj-, которая определяется числом каскадов усиления, при превышении которого распространение солитонов становится неустойчивым. В данном разделе рассматриваются те основные аспекты конструирования, которые определяют параметры системы. [c.134]

Объемные разряды в плотных газах, используемые в качестве активной среды газовых лазеров, могут быть как самостоятельными, так и несамостоятельными. При несамостоятельном разряде проводимость в газовой среде создается внешним источником ионизации, а разрядный ток течет за счет приложенного электрического поля с напряженностью, недостаточной для эффективной ударной ионизации. Несамостоятельный характер разряда позволяет работать при оптимальнок для возбуждения верхнего лазерного уровня значении параметра JS /p, а также препятствует развитию различного рода неустойчивостей. В качестве источника внешней ионизации могут быть использованы пучки быстрых электронов и протонов и продукты ядерных реакций. [c.57]

Поляризационные и энергетические характеристики лазеров с термически деформированными активными элементами. Выше уже отмечалось, что в лазерах с пространственно неоднородной анизотропией возникают две подсистемы мод, отвечающих собственным состояниям поляризации резонатора, причем конфигурации эквивалентных резонаторов, соответствующих указанным подсистемам, являются различными (и это различие тем больше, чем больше величина термооптической характеристики Q), характеризуемыми своими ЛВСЛ-матрицами. При изменении геометрических параметров резонатора (кривизны зеркал, расстояния между элементами резонатора) либо параметров неодно-родно-анизотропного элемента (например, при вариации мощности накачки) оба эквивалентных резонатора будут изменяться, а изображающие их точки на ЛЛ-плоскости параметров резонатора станут прочерчивать линии, расстояние между которыми пропорционально величине Q. Очевидно, что наибольшее различие в характеристиках мод этих двух резонаторов (объемов, занимаемых модами, собственных частот, формы волновых поверхностей) будет вблизи границы устойчивости, в особенности тогда, когда один из них попадет в устойчивую, а другой— в неустойчивую область [см. условие (2.6)]. При этом будут заметно различаться для этих двух резонаторов и условия [c.95]

В лазерах с неустойчивыми резонаторами наличие пространственно неоднородной анизотропии не должно приводить к столь значительному падению энергии излучения, как в лазерах с резонаторами устойчивой конфигурации, однако и в этом случае она будет препятствовать достижению дифракционной расходимости излучения. Действительно, если съюстировать телескопический резонатор на бесконечность для одной из собственных [c.100]

Все перечисленные выше обстоятельства приводят к необходимости использовать в мощных одномодовых лазерах схемы резонаторов с динамической стабильностью по отношению к флуктуациям ТЛ 104 108]. При определенных условиях необходимо также резонатор-ными методами нейтрализовать влияние переменного термоклина. Резонаторы должны, кроме того, обеспечивать заданный размер основной моды в АЭ и сравнительно небольшие дифракционные потери, поскольку коэффициент усиления в лазерах с непрерывной накачкой обычно сравнительно невелик и для подавления мод более высокого порядка вполне достаточно потерь в 10-20%. Этим требованиям отвечают схемы резонаторов с динамической стабильностью и минимальным уровнем дифракционных потерь основной моды, проанализированных в 4.2. Динамически стабильные неустойчивые резонаторы мало пригодны для непрерывно накачиваемых лазеров, так как в них сложно обеспечить малые дифракционные потери с достаточно широкой областью динамической стабильности. [c.215]

ПОЙ объем, увеличивается также разность потерь между нею и высшими модами, что и предопределяет преимущество развития этой моды по сравнению с типами колебаний высшего порядка. Поэтому неустойчивые резонаторы довольно успешно применяются для получения вьгсоконаправленного излучения в лазерах с большим объемом активной среды [21. Однако использование этих резонаторов ограничивается целым рядом причин, которые мы и рассмотрим более подробно. [c.143]

Быстрое развитие процесса генерации в направлении от оси к периферии приводит, в частности, к тому, что пространственное (в направлении, перпендикулярном к оси) развитие гигантского импульса в режиме модуляции добротности протекает в лазерах с неустойчивыми резонаторами быстрее, чем в лазерах с устойчивыми резонаторами. В результате длительность генерируемого лазером светового импульса заметно сокрашрется. Подчеркнем, что применение неустойчивого резонатора может существенно повлиять на динамику процесса в лазере [49]. [c.212]

Книга посвящена физике процессов в лазерах. Рассмотрены три группы вопросов способы получения интертированных активных сред, формирование поля излучения в резонаторе, динамика процессов в лазерах. Отражены новейшие направления в развитии лазеров лазеры на красителях, иа сжатых газах, а рекомбинирующей плазме неустойчивые резонаторы синхронизация продольных и поперечных мод и др. [c.440]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...