ОВФ-резонаторы гибридных лазеров

ОВФ-резонаторы гибридных лазеров [c.190]

Принципиальные, схемы резонаторов. Рассмотрим описанные в литературе схемы гибридных лазеров, выделяя в них три основных признака [c.190]

На рис. бЛа [2] показан простейший тип гибридного лазера с резонатором, образованным обычным зеркалом 3i и концевым обращающим зеркалом 03, которое создается сопряженными пучками накачки 7 и 2 от вспомогательного лазера с помощью возвратного зеркала З2. Спектр генерации этого лазера должен попадать в полосу усиления ак- [c.190]

Прежде чем переходить к описанию конкретных схем, проведем общий анализ действия элементов на смешении волн в гибридном лазере, начав с наиболее простой схемы резонатора с полулинейным пассивным обращающим зеркалом [6] (рис. 6.2а), получившим, как мы увидим в дальнейшем, наибольшее распространение. Такой гибридный лазер может рассматриваться с трех точек зрения [1] [c.193]

Гибридные лазеры на растворах красителей. Важным классом гибридных лазеров с обращающими зеркалами стали непрерывные лазеры на красителях [9]. С этой работы мы и начнем их рассмотрение. Динамические решетки записывались в парах натрия — среде с резонансной нелинейностью (п. 2.3.4). Накачка производилась двумя встречными пучками линейно поляризованного излучения непрерывного перестраиваемого лазера 1 на родамине-6С, которые линзой JIi с фокусным расстоянием F = I м фокусировались в ячейку с парами натрия длиной 1 см при давлении 10 мм рт.ст. (рис. 6.3). Лазер 2 — аргоновый лазер. Высокое значение Лрс 150 % достигалось только вблизи одной из шести линий сверхтонкой структуры >2-линии (X = 589,0 нм) - при одночастотной генерации лазера накачки мощностью 1,2 Вт. Основу гибридного лазера составлял струйный лазер на красителях 3 с независимым Аг-лазером накачки 4. Резонатор с обращающим зеркалом длиной L = 190 см бьш образован резонатором лазера на красителях, у которого выходное зеркало бьшо заменено поворотным зеркалом З3 с R = 98 % и обращающим зеркалом на парах Na. Линза Л , в резонаторе с F = 25 см согласовывала малые области [c.195]

Спектральные исследования с разрешением 10 МГц показали, что при ширине полосы усиления паров натрия Д/ = 50 МГц (2 10 см" ) генерация происходила на одной продольной моде, частота которой точно совпадала с частотой накачки и не зависела от длины резонатора. Однако при увеличении Д/ до 200 МГц за счет перестройки j вблизи используемой линии паров Na генерация осуществлялась одновременно на пяти продольных модах с интервалом с/(41) 40 МГц. вместо с/ (21) в обычном резонаторе. Все эти пионерские результаты полностью согласуются с предсказаниями теории (п. 1.3.2). Большим достоинством описанного лазера является возможность коррекции динамических искажений резонатора в полосе 100 МГц. Кроме того, лазер на красителе 1, накачивающий пары Na, и гибридный лазер оказываются автоматически синхронизованными ( 6.4), хотя это и не отмечено в работе. [c.196]

Свойства гибридного лазера оказались существенно иными, чем у исходного лазера накачки одномодовая генерация сменилась режимом синхронизации мод лазера накачки, а первоначально непрерывное излучение разбилось на периодические шумовые пички с частотным интервалом, примерно обратным времени пробега света по кольцевому резонатору обращающего зеркала. [c.201]

Через 10 с в отсутствие разряда, а значит, и усиления в трубке с аргоном A i в резонаторе НЭ—Зз возникала вторичная генерация, которая иногда бьша смещена по частоте. Ее мощность составляла 5 мВт. По мере роста тока разряда в трубке АС2 мощность генерации в гибридном лазере монотонно росла до 17 мВт при сохранении исходной мощности 12 мВт обращенного пучка, отражавшегося нелинейным элементом в направлении управляющего лазера. В то же время коэффициент отражения обращающего зеркала падал приблизительно со 100 до 70 % в соответствии с ростом усиления в разряде аргона, чем обеспечивалось сохранение стационарных условий генерации. [c.205]

В п. 4.2.5 были изложены теоретические основы действия двустороннего обращающего зеркала с взаимно некогерентными пучками накачки. Ниже в гл. 7, будут продемонстрированы его богатые возможности в коррекции волновых фронтов лазерных пучков, их сведения и др. Здесь же в соответствии с темой 6.4 опишем синхронизацию лазеров с помощью двустороннего обращающего зеркала [23]. Два аргоновых лазера с длинами резонаторов Lj = 1,3 м и L2 = 13 м вместе с двусторонним обращающим зеркалом на ВаТ Рз образовывали гибридный лазер с активными средами в обоих плечах единого резонатора по схеме рис. 6.5г. Зеркало З2 было заменено элементом с переменным пропусканием Т 0,2, а зеркало Зз убиралось. С помощью продольного перемещения уголкового отражателя УО производилось согласование оптических длин обоих плеч. При этом без какой-либо специальной стабилизации лазеров удалось получить связанную генерацию на единых частотах в течение 1 мс. [c.206]

В наиболее общем случае лазер накачки нелинейной среды, возникающее в ней обращающее зеркало и дополнительная активная среда образуют единый гибридный лазер. Одна из реализованных схем такого лазера [40] (рис. 6.11) включает в себя резонатор 1, образованный зеркалами 3i, З2 и содержащий активную A i) и нелинейную (ЯЭ) среды, дополнительное плечо 2 с зеркалом З3 и активной средой АС . Описанная система, например, в условиях записи лишь пропускающих решеток представляет собой лазер со сложным резонатором в виде интерферометра Майкельсона, элементом связи которого является динамическая го- [c.212]

Рис. 6.11. Гибридный лазер на неодимовом стекле с резонатором по схеме интерферометра Майкельсона

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

Резонаторы гибрндаых лазеров на нелокальной нелинейности. Наибольшее развитие в последние годы получили маломощные гибридные лазеры на отражающих зеркалах, основанных на фоторефрактивных кристаллах с нелокальной нелинейностью. В большинстве случаев в качестве таких кристаллов используется титанат бария BaTiOs. Были созданы различные варианты пассивных обращающих зеркал, в которых сам сигнальный пучок порождает сопряженные пучки накачки во вспомогательном резонаторе ( 4.2). Это существенно упростило схемы резонаторов гибридных лазеров, так как отпала необходимость во внешних пучках накачки. [c.193]

Наконец, принудительное поступательное движение кристалла поперек пучка с помощью платформы 2 для имитации доплеровского сдвига приводило к движению полос интерференции встречных пучков в резонаторе гибридного лазера, наблюдавшихся с помощью вспомогательной схемы, но не влияло на характер перестройки спектра генерации. Все это показало, что обнаруженное самосвипирование гибридного полупроводникового лазера имеет иное, происхождение, чем в лазерах на красителях, и еще раз продемонстрировало сложную природу явлений, сопровождающих смешение волн. [c.209]

Так как спектры генерации и накачки вырождены, то появилась возможность максимальной интеграции в единой системе с обратной связью процессов вьшужденного излучения и нелинейного смешения волн. В главе 6 рассмотрены также гибридные (комбинированные) лазеры, которые содержат в общем резонаторе активную и нелинейную среды. Гибридные лазеры обладают рядом новых уникальных свойств, в том числе возможностью генерации пучков с дифракционной расходимостью на оптически несовершенных средах, само-свипирования длины волны излучения в диапазоне десятков нанометров с шагом дискретности до 10" нм ( ) и др. В главе 7 систематизированы и достаточно подробно проанализированы уже довольно многочисленные приложения лазеров на динамических решетках системы оптической связи через неоднородные среды и по многомодовым волокнам, логические и бистабильные элементы, оптические процессоры и системы нелинейной ассоциативной памяти, оптическая интерферометрия в спектральной области и са-моюсгирующиеся оптические интерферометры и тд. Приведенная полная библиография включает самые последние публикации 1987-1988 гг. В заключении рассмотрено место лазеров на динамических решетках среди других лазеров и проанализированы их предельные характеристики. Обсуждаются перспективы дальнейшего развития этой новой области квантовой электроники. [c.7]

В заключение главы рассмотрены параметры и характеристики генерации гибридных лазеров на четырехволновом смешении, в резонаторе которых имеется дополнительная активная среда. [c.62]

Еще более независимыми является само стартующий самонакачиваю-щийся гибридный лазер (рис. 6.1 г) [2], в котором начальная генерация развивается при открытом затворе ЗТВ между 3i и вспомогательным зеркалом 3s, образующими обычный резонатор. После достижения пороговых условий генерации в ОВФ-резонаторе затвор закрывается за время At[c.191]

Все рассмотренные схемы были предложены в начале 80-х годов. Они были предназначены в основном для улучшения расходимости излучения мощных лазеров и базировались на нелинейных средах с локальным откликом типа насыщающихся двухуровневых поглотителей. Анализ выходных характеристик и зффективносги таких гибридных лазеров показал, что они предпочтительнее лазеров с обычными резонаторами только при очень высоких значениях ненасыщенного усиления (см. обзор [2] и СШ1С0К литературь в нем). При слабом насыщении обращающего зеркала выходные характеристики гибридного лазера примерно такие [c.192]

Приведем некоторые соображения о модах гибридного лазера. Если исходить из его трактовки [1] как лазера с резонатором, образованным обычными зеркалами с двусторонним обращающим зеркалом внутри, то ясно, что в своей основе спектр добротности мод должен быть эквидистантным, как у обычного резонатора, однако с двумя существенными особенностями. Во-первых, при фиксированной частоте накачки нелинейного злемента реализуются лишь добротные моды, попадающие в полосу пропускания двустороннего обращающего зеркала Д о,5 = 2тгс// [7], так как только для них излучение, попадая на нелинейный злемент, испытывает дифракцию в направлении вдоль оси резонатора. Во-вторых, существенную роль должен играть добавочный фазовый сдвиг, возникающий в процессе смешения волн. Так как он зависит, от типа нелинейности, схемы взаимодействия и др., то его роль в каждом конкретном типе гибридного лазера требует внимательного анализа. [c.194]

Газовые гибридные лазеры. Непрерывный Аг" -лазеревнутрирезо-наторным динамическим корректором на BaTiOa [6] был исторически одним из первых гибридных лазеров. Глухое зеркало промышленного лазера бьшо заменено пассивным обращающим зеркалом с линейным или полулинейным (рис. 6.2в) резонатором. Так как в кристалле записать решетки излучением люминесценции не удалось, то пришлось прибегнуть к их предварительной записи лазерным излучением (п. 6.1.2) ). Бьшо продемонстрировано, что нелинейный элемент практически полностью компенсирует значительные внутрирезонаторные неоднородности. [c.195]

Рис. 6.4. Схема гибридного лазера на основе непрерывного лазера на красителях с колщевым резонатором и пассивным обращающим зеркалом в кристалле BaTiOj АС - струя раствора красителя

Рис. 6.4. <a href="/info/376754">Схема гибридного</a> лазера на основе <a href="/info/192170">непрерывного лазера</a> на красителях с колщевым резонатором и пассивным обращающим зеркалом в кристалле BaTiOj АС - струя раствора красителя

Было установлено, что при ширине спектра генерации лазера на красителе ДХдо = 4,4 нм в неселективном резонаторе генерация не возникает (ср. с успешной записью обращающего зеркала в непрерывном режиме при ДХ о = 2,4 нм [10]). Поэтому для ее осуществления в резонатор лазера на красителе вводился блок из трех дисперсионных призм, который сужал начальный спектр генерации до 0,17 нм (160 ГГц). После возникновения сопряженной волны (Rp 30%), т.е. с началом работы трехзеркального резонатора, выходная энергия лазера возрастала (данные о ДХг не приводятся). Затем, как ив [7], вспомогательное зеркало перед обращающим зеркалом убиралось, и гибридный лазер продолжал генерировать с двухзеркальным резонатором (было показано, что записанные рещетки сохранялись в темноте до 12 ч). При этом спектр генерации сужался на два порядка — до 2 пм (2 ГГц) и состоял приблизительно из 20 про- [c.198]

Режим ультракоротких импульсов. В работе [15] была реализована стационарная генерация ультракоротких импульсов ( = 15 пс) в лазере на красителе (родамин-6С) с пассивным обращающим зеркалом на BaTiOa, синхронно накачиваемом квазинепрерывным (/ = 76 МГц) Аг-лазером с синхронизацией мод ( = 514,5 нм, = 150 пс, < > = 700 мВт). Резонатор лазера на красителе содержал трехступенчатый двулучепреломляющий фильтр для селекции и перестройки спектра генерации. С учетом чрезвычайно жестких требований к согласованию оптической длиШ резонаторов обоих лазеров процедура получения генерации в гибридном лазере была более сложной, чем в предьщущих случаях, и состояла из сл цующих этапов [c.199]

В заключение обсудим такие узловые физические вопросы, как заш1сь динамических решеток пикосекундными импульсами и различное их влияние на спектры генерации гибридного лазера с двухзеркальным резонатором в режиме нано- и пикосекундных импульсов. [c.200]

Гибридный лазер бьш реализован также на полупроводниковом гетеролазере GaAlAs (Л = 815 нм) и кольцевом пассивном обращающем зеркале на ВаТЮз [20]. Было показано, что возврат сопряженного пучка в лазере с эффективностью е эквивалентен увеличению / эф выходного зеркала эф = + (1 -R)e. В эксперименте из измерения понижения порогового тока было найдено е = 9,5 % при расчетном значении б = 8,8 %. Такое достаточно большое значение е (npi реальном Rp = 16 %) определяется само-возвратом сопряженного пучка в исходный канал генерации микронных размеров. При обычном внешнем резонаторе эта операция является сложной и недостаточно точной. [c.201]

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]

Лазеры иа растворах красителей. В первой и многих других работах использовался трехзеркштьный резонатор (рис. 6.7). Аргоновый лазер накачивал непрерывный лазер на красителях с неселективным резонатором З1-З2-З4. За выходным зеркалом З4 помещался кристалл ВаТЮз в таком положении, чтобы в нем при убранном экране Э записы-вапось пассивное обращающее зерка/io. Обращенная волна вновь попадала в лазер на растворе красителя, т.е. образовывался линейный резонатор с кольцевым обращающим зеркалом и двумя парциальными резонаторами 3i - З4, З4 - ПОЗ длиной соответственно к L2. При этом спектр генерации резко сужался ( 6.2). Одновременно возникало самопроизвольное постепенное смещение (самосвигарование) частоты излучения гибридного лазера (обьино в красную сторону), на 20 нм и более. [c.207]

Было замечено, что скорость свипирования и ее знак зависят от соотношения длин парциальных резонаторов при 21,2 > перестройка частоты излучения происходила в красную сторону, при 2Z.2 < i i — в фиолетовую. Если частота генерации смещалась так далеко от частоты Wq — максимума кривой усиления красителя, что порог генерации вблизи ojq оказывался меньше, чем для то в области Wq скачком возникала широкополосная генерация (аналогично традиционным перестраиваемым лазерам [3]), и цикл самосвиш1рования повторялся. Самосвипирование в красную сторону наблюдалось в сходных условиях и при смещении обращающего зеркала на 2—5 длин основного резонатора L i. Наконец, само-свиш1рование частоты излучения гибридного лазера на красителях бьшо получено и без промежуточного зеркала З4, которое убиралось после записи обращающего зеркала [28]. Чтобы предохранить обращающее зеркало от стирающего действия люминесценции красителя в момент его удаления, на это время вводился экран Э. В таком полулинейном резонаторе суммарный спектральный диапазон свипирования оказался максимальным и достиг 37 нм. И здесь бьшо обнаружено, что направление смещения спектра генерации зависит от многих факторов, например от небольшого поворота кристалла. [c.207]

Самосвипирование в красную сторону на 10 мкм было получено и в гибридном лазере на красителе с кольцевым резонатором [11], рассмотрен- [c.207]

Рис. 6.10. Гибридный лазер на неодимовом стекле с полулинейным резонатором и обращающим зеркалом по схеме попутного четырехпучкового взаимодействия на среде с тепловой нелинейностью

Рис. 6.10. Гибридный лазер на <a href="/info/144283">неодимовом стекле</a> с полулинейным резонатором и обращающим зеркалом по схеме попутного четырехпучкового взаимодействия на среде с тепловой нелинейностью

Таким образом, многопучковые взаимодействия, используемые для построения резонаторов с обращающими зеркалами, приводят в отсутствие развязки к существенной связи по излучению между резонатором с обращающим зеркалом и резонатором лазера накачки, т.е. к образованию единой гибридной системы. Без учета этого фактора невозможно правильно интерпретировать экспериментальные зависимости и прогнозировать свойства реальных лазерных систем с обращающими зеркалами. [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...