Лазерные системы с синхронизацией мод

Таблица 5.1. Лазерные системы с синхронизацией мод

Для обеспечения эффективной работы лазерной системы ЗГ-УМ необходимо выделить качественный пучок ЗГ из фоновой составляющей с низкой пространственной когерентностью, затем выделенный пучок пространственно согласовать с апертурой разрядного канала (активной средой) УМ, длительность импульса излучения этого пучка увеличить до длительности импульса УМ и произвести синхронизацию каналов ЗГ и УМ в пределах не более 2 не. Плотность мощности фонового излучения на входе УМ должна быть не больше 0,3 мВт/см , а качественного пучка — не менее 1 Вт/см . [c.282]

Как мы уже отмечали, основные переходы иона Nd + —это переходы, совершаемые тремя электронами, принадлежащими оболочке 4/. Эти электроны экранируются восемью внешними 5s-и 5р-электронами, Соответственно уровни энергии в стекле с неодимом в основном располагаются так же, как и в кристалле Nd YAG. Поэтому и наиболее интенсивный лазерный переход имеет длину волны % ж 1,06 мкм, Однако в стекле из-за неоднородного уширения, обусловленного локальными неоднородностями кристаллического поля стеклянной матрицы, линии лазерных переходов намного шире. В частности, основной лазерный переход с Х=1,06 мкм примерно в 30 раз шире, поэтому максимальное сечение перехода приблизительно в 30 раз меньше, чем в кристалле Nd YAG. Разумеется, более широкая линия благоприятна для работы в режиме синхронизации мод, в то время как меньшее сечение необходимо для импульсных высокоэнергетических систем, поскольку пороговая инверсия для паразитного процесса УСИ (усиление спонтанного излучения) [см. (2.153)] соответственно увеличивается. Таким образом, по сравнению с Nd YAG в стекле с неодимом до включения УСИ может быть запасено в единичном объеме больше энергии. Наконец, поскольку полосы поглощения в стекле с неодимом также много шире, чем в кристалле Nd YAG, а концентрации ионов Nd + обычно вдвое больше, эффективность накачки стержня из стекла с неодимом приблизительно в 1,6 раза больше, чем в стержне из Nd YAG тех же размеров (см. табл. 3.1). Однако наравне с этими преимуществами стекла с неодимом по сравнению с кристаллом Nd YAG стекло обладает весьма серьезным ограничением, связанным с его низкой теплопроводностью, которая приблизительно в десять раз меньше, чем в Nd YAG. Это существенно ограничивает применения лазеров на стекле с неодимом импульсными системами при небольшой частоте повторения импульсов (с 5 Гц), чтобы избежать проблем, связанных с нагревом стержня. [c.338]

Если же говорить о методах генерации сверхкоротких лазерных импульсов, то здесь последние годы принесли отчетливое смещение акцентов. Если на первом этапе основные усилия были направлены на получение стабильной синхронизации мод лазеров с максимально широкой полосой усиления, то в последние годы все большее значение приобретали методы сжатия и формирования импульсов в пассивных системах. Это вызвало всплеск интереса к различным аспектам физики линейного и нелинейного распространения коротких световых пакетов. [c.7]

Взаимодействие функциональных элементов источников питания определяет система управления, которая обеспечивает точность и стабильность параметров, выдачу и синхронизацию сигналов, задает род работы лазерного излучателя. Наряду с общими принципами конструирования преобразовательных устройств, при разработке источников питания лазерных излучателей возникает ряд специфических требований, обусловленных своеобразием вольт-амперных характеристик излучателей и особенностями их режимов работы. Основные из этих требований рассмотрены при описании схем источников питания твердотельных, газовых и полупроводниковых лазеров. Большинство из приведенных схем источников питания прошло проверку в лабораторных и производственных условиях и хорошо зарекомендовало себя. [c.4]

Весьма эффективным методом генерации ультракоротких импульсов является так называемая пассивная синхронизация мод, при которой в лазерный резонатор дополнительно к остальным лазерным элементам вводится насыщающийся поглотитель. Это вещество, имеющее в спектре поглощения переход на частоте лазера, причем поперечное сечение поглощения должно быть по возможности большим. Для этих целей особенно подходят органические красители. При попадании импульса излучения лазера на такой поглотитель его молекулы возбуждаются, а поле падающего излучения поглощается. Рассмотрим, например, изменение населенности двухуровневой системы под влиянием поля излучения. В соответствии с (1.22) и (1.23) получим для разности населенностей AN = Ni — N2 в стационарных условиях (Tb>T2i) соотношение [c.96]

Действительные решения уравнения (5.18) существуют лишь в ограниченной области временных сдвигов максимума h или соответственно расстроек резонатора 6L (см. рис. 5.3 и 5.4). В этой области имеет место стабильный моноимпульсный режим. Она является областью устойчивой синхронизации мод. В указанной области изменения длины резонатора лазера на красителе периоды следования импульсов лазера и накачки совпадают. Это становится возможным вследствие задержки импульса частотно-селективным элементом и сдвига импульса вперед усилителем. Сдвиг импульса в усилителе возникает вследствие сокращения заднего фронта импульса, вызванного уменьшением усиления. Таким образом, внутри области стабильного режима выполняется условие синхронизации для времен прохода обеих лазерных систем u up. Поэтому система в целом способна самостоятельно обеспечить неизменность расстояния между импульсами лазера и накачки от прохода к проходу. При малых коэффициентах усиления ( -" 2) главную роль играет эффект задержки (/г<0 или 6L<0). С ростом усиления эффект задержки компенсируется и область синхронизации смещается в диапазон положительных временных сдвигов (/г>0) (см. рис. 5.4). [c.165]

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]

Важным отличием твердотельных лазеров с пассивной синхронизацией мод от описанных выше типов лазеров является невозможность достижения стационарного импульсного режима и существенно другие по порядкам величин отношения между различными временными параметрами системы. Время жизни возбужденного лазерного уровня в твердотельной среде [c.230]

В лаборатории Нелинейной оптики Московского университета [26 создана фемтосекундная лазерная система УФ диапазона, в которой задающим является мощный твердотельный лазер на УЛЮз N(1 с пассивной синхронизацией мод и электронным управлением добротностью резонатора (рис. 1.23). [c.62]

Использование синергетических принципов при разработке новых неравновесных технологий открыло поистине фантастические возможности формирования профилей изделий и сварки путем управления тепловыми потоками при воздействии на металл концентрированными потоками энергии (КПЭ). Следует отметить, что КПЭ для обработки и сварки металлов используется уже несколько десятилетий, но при разработке технологических процессов не учитывались особые свойства системы КПЭ—металл, находящейся вдали от термодинамического равновесия. Их использование позволяет оптимизировать процессы путем доведения их до самоорганизующихся. Эти возможности связаны с тем, что при воздействии на. металл КПЭ (струи плазмы, лазерные, электронные и другие лучи) теплофизические процессы, происходящие в нем, целиком определяются температурным полем [571]. Однако вид пространственно-временной структуры при воздействии КПЗ зависит от технологических параметров. Самоорганизующиеся процессы отвечают условиям воздействия, при которых переходы устойчивость—неустойчивость—устойчивость определяются внутренними динамическими взаимодействиями между подсистемами, контролируемыми автоколебаниями. Последние относятся, как известно, к нелинейным процессам. Существенной особенностью воздействия внешней периодической силы на автоколебательную систему является существование областей синхронизации автоколебаний внеигаим периодическим сигналом. [c.359]

Система, показанная на рис. 8.12, применялась для осуществления сжатия импульсов при самых различных условиях. Например, импульсы длительностью около 50 фс на длине волны Я л 620 нм от лазера на красителе с синхронизацией мод на сталкивающихся импульсах (усиленные лазерным усилителем на красителе, накачиваемого лазером на парах меди) были сжаты с применением волокна длиной около 10 мм до длительности около 6 фс. Эти импульсы состоят примерно из трех оптических периодов и в настоящее время являются наиболее короткими. Импульсы длительностью около 6 пс (и пиковой мощностью около 2 кВт) от лазера на красителе с синхронной накачкой и с синхронизацией мод были сжаты с помощью системы, показанной на рис. 8.12, с использованием трехметрового волокна до длительности около 200 фс (Рр = 20 кВт). Эти импульсы были снова сжаты второй такой же системой, показанной на рис. 8.12, с волокном длиной 55 см до длительности 90 фс. [c.524]

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]

Функциональная схема третьего варианта лазерной передающей ТВ-камеры представлена на рис. 29. Эта система обеспечивала передачу по лучу лазера телевизионной программы, а также музыкальной программы и цифровой информации. Основными элементами устройства являлись газовый аргоновый лазер с системой раз-вертки луча в пространстве, приемник, состоящий из узкополосного фильтра, с полосой пропускания в 90 ангстрем, фотоумножителя и предварительного усилителя. Третьим составным блоком была система строчной и кадровой синхронизации. Своеобразие состоит в том, что используется быстросканирующий лазерный луч, а вместо телевизионной камеры — фотоумножитель. Телевизионное изображение получается при облучении объекта непрерывным излучением лазера, которое разворачивается в пространстве по двум перпендикулярным осям е помощью вращающихся призм. Горизонтальная развертка обеспечивается 16-гранной призмой, вращающейся со [c.86]

Важным требованием к системам с синхронизацией мод является полное устранение отражений, которые могут иметь место от оптических компонентов как внутри, так и вне резонатора. Отражение от оптических поверхностей, параллельных плоскостям зеркал резонатора, является причиной образования вторичных резонаторов, которые существенно нарушают процесс синхронизации мод, удлиняют основной импульс и являются причиной появления множества стохастически распределенных импульсов. Такие резонансы могут исключаться скашиванием граней лазерного стержня, расположением граней кюветы с красителем под углом Брюстера к лучу или нанесением просветляющих диэлектрических покрытий. [c.257]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...