Лазер с петлей накачки

Рис. 6.8. Гибридный полупроводниковый лазер с полулинейным резонатором на пассивном обращающем зеркале с петлей накачки

Итак, мы напомнили читателю некоторые основные понятия из теории фазовых переходов термодинамически равновесных систем. Если мы посмотрим на отдельные формулы теории фазовых переходов Ландау, то сразу увидим поразительную аналогию с уравнениями для лазера. В самом деле, выражение (13.11), в котором стоит функция 5 , определяемая формулой (13.10), в точности соответствует функции распределения для лазера (при г = д). Таким образом, потенциал V фиктивной частицы, введенный нами в теории лазера, играет ту же самую роль, что и свободная энергия в теории фазовых переходов систем, находящихся в термодинамическом равновесии. Кроме того, уравнение (13.18) имеет точно такой же вид, как упоминавшееся ранее лазерное уравнение. Главное различие же заключается в том, что д — действительная величина, а амплитуда поля В — комплексная. Но нетрудно перенести понятия критического замедления, критических флуктуаций и нарушения симметрии в теорию лазера. С формальной точки зрения в случае лазера мы наблюдаем точно те же явления, что и при фазовых переходах в условиях теплового равновесия. Существенное различие же в том, что лазер является системой, далекой от термодинамического равновесия. Это — открытая система, в нее постоянно накачивается энергия, и она отдает энергию наружу в виде лазерного излучения. Указанная аналогия носит чисто формальный характер. Мощность накачки, которой определяется ненасыщенная инверсия,— аналог температуры. Можно показать, что мощность излучения соответствует энтропии. Теплоемкость же заменяется дифференциальной эффективностью, т. е. изменением мощности излучения, отнесенным к изменению мощности накачки. Несмотря на формальный характер этой аналогии, исследование свойств лазерного излучения с позиций теории фазовых переходов оказалось весьма плодотворным. Тем более, что существует аналогия не только с фазовыми переходами I рода, но и с фазовыми переходами II рода. При таких переходах возникает петля гистерезиса. В определенных лазерных устройствах подобные фазовые переходы могут быть реализованы. [c.331]

В петле с фиксированной длиной L = 20 см большее отражение было получено при накачке аргоновым лазером без эталона внутри резонатора, работавшим на нескольких продольных модах одновременно. В этом случае длина когерентности была меньше L и запись отражательных решеток автоматически исключалась. [c.144]

Одним из неожиданных и еще не до конца понятых эффектов в лазерах на смещении волн оказалось самосвипирование частоты излучения гибридных лазеров на красителях с пассивным обращающим зеркалом. Впервые отмеченное в [10], оно затем было воспроизведено и исследовано в разных вариантах лазеров на красителях [11, 15, 27, 29]. Самосвипирование было получено и в полупроводниковом лазере с внешним резонатором, содержащим ФРК-лазер с петлей накачки [30]. Во всех работах нелинейной средой служил кристалл BaTiOa. Эти работы послужили толчком к тщательному экспериментальному и теоретическому изучению условий невырожденной генерации на смешении волн [29—34]. Очевидна прикладная ценность эффекта, и прежде всего для лазерной спектроскопии сверхвысокого разрещения, так как перестройка спектра накачки возможна с шагом дискретности до 1 Гц в диапазоне свыше 10 Гц. [c.207]

Рис. 7.3. Активный оптический гароскоп на основе ФРК-лазера с петлей накачки на оптическом волноводе ОВ Л , Л, - линзы для ввода-вьшода излучения напряжение V управляет рабочим диапазоном частот

Сначала вводятся все три экрана, а затем при включенной накачке /о убирается первый экран Эу. Возникает генерация в кольцевом лазере 1 на пропускающих решетках (пучки 1x,1ц). Она бы возникла первой и без экранов, так как ФРК-лазеры с петлей накачки требуют минимального порогового усиления согласно п. 4.2.4. Как следствие, образуется отраженный от кристалла пучок /р , сопряженный по фронту с /о, но некогерентный с ним. Для облегчения последующего выхода в генерацию двух других ФРК-лазеров, зеркала 3i и З2 кольцевого ОВФ-резонатора специально разъюстировались, что резко ослабляло интенсивность генерации/1. При этом отношение /рс/ о составляло всего 1,26 10 . [c.246]

Рис. 6.5. Схемы синхронизации двух лазеров с помощью четырехволнового смешения д - в нелинейной среде при внешней накачке б на пассивном обращающем зеркале по схеме с двумя областями взаимодействия в, г на двойном обращающем зеркале < - на пасаявном обращающем зеркале с петлей накачки

Генератор с петлей-кольцом, как и другие генераторы с незамкнутыми резонаторами, не требует специального согласования фаз генерационных пучков и пучков накачки [18,39,40]. С другой стороны, расчетные зависимости спектральных контуров усиления для згих систем показывают, что при чисто сдвиговом механизме нелинейности контур остается колоколообразным с максимумом при нулевой частоте отстройки для любых значений у1. Таким образом, в естественных условиях пассивное самонакачивающееся зеркало на основе генератора с петлей-кольцом не должно смещать частоту обращенной волны. Специальный эксперимент с ползшроводниковым лазером [39] показал, что интерференционная картина, образованная обращенной волной и частью падающей, оказывается неподвижной, так как, как и ожидалось, генерация строго вырождена по частоте. В то же время при использовании такого обращающего зеркала в качестве одного из зеркал лазера с обычной активной средой иногда наблюдается режим самосвипирования частоты генерации, который вероятнее всего связан с неточностью юстировки петлевого генератора [47]. [c.145]

Рис. 6.1. Схемы гибридных лазеров с обращающими зеркалами а - с внешней накачкой обращающего зеркала б - то же на стадии запуска лазера в - то же, но с интерферометром для пучков накачки обращающего зеркала г - самосгартую-ш IЙ гибридный пазер д - то же с активной средой в петле накачки обращающего зеркала

Использовался полупроводниковый кристалл, на заднюю грань которого было нанесено высокоотражаюшее покрытие 3i, а передняя грань была просветлена. Излучение лазера объективом 1 направлялось в кристалл BaTiOa (пятно с d = мм), после прохождения которого оно с помощью зеркал Зг и З3 формировало петлю накачки и вновь попадало в кристалл. Общая длина внешнего резонатора составляла L = 24 см. Зеркало З3 могло вращаться в плоскости чертежа, что приводило к поперечному сдвигу в кристалле возвращаемого пучка накачки и изменению периметра кольца. [c.209]

Возможность данной схемы была продемонстрирована в эксперименте [69], где солитонные импульсы длительностью 10 пс распространялись по 10-километровому световоду с ВКР-усилением и без него. На рис. 5.11 изображена схема экспериментальной установки. Там также показаны АКФ лазерного импульса (без световода) в сравнении с АКФ. полученной на выходе световода. При отсутствии ВКР-усиления солитонный импульс уширяется примерно на 50% из-за наличия потерь. Это находится в согласии с формулой (5.4.6), которая предсказывает Ti/Tq =1,51 для параметров световода, использованного в эксперименте, а именно 2 — 10 км и а = 0,0414 км (0,18 дБ/км). ВКР-усиление осуществлялось за счет инжектирования непрерывного излучения накачки на 1,46 мкм от лазера на центрах окраски в направлении, противоположном распространению солитонов. Мощность излучения накачки составляла 125 мВт. Как видно из рис. 5.11, импульс на выходе практически идентичен по форме и по энергии входному импульсу, что указыв.- т на практически полное восстановление солитона. Малоинтенсив ле крылья в восстановленном солитоне приписаны рассеянной доле энергии, возникающей из-за отличия формы входного импулы.а от гиперболического секанса. Возможности схемы с ВКР-усиленис i были продемонстрированы Молленауэром и Смитом в эксперименте [75], где 55-пико-секундные импульсы могли 96 раз обращаться по 42-километровой волоконной петле без значительного изменения своей длительности. Это соответствовало эффективной длине распространения более чем 4000 км. Конструктивная сторона таких солитонных линий связи, использующих ВКР-усиление, будет рассмотрена далее в этом разделе. [c.128]

В дальнейшем кольцевое самообращающее зеркало на BaTiOs было осуществлено с накачкой лазером на красителе (родамин 6 G), работавшим в режиме синхронизации мод. Длительность отдельного импульса лазера на красителе составляла 5 пс (спектральная ширина 1,2 нм при X = 591 нм). Протяженность такого импульса в воздухе 1,5 мм была существенно меньше длины петли обратной связи. Тем не менее решетка [c.144]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...