Пассивная синхронизация мод в твердотельных лазерах

ПАССИВНАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ МОД В ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРАХ [c.228]

Пассивная синхронизация мод в твердотельных лазерах [c.229]

Длина резонатора обычно выбирается порядка 1 м. В этом случае интервал между импульсами составляет 10 не. Свойства красителя, а также расположение кюветы с красителем внутри резонатора являются дальнейшими важными факторами, влияющими на процесс синхронизации мод. Аналогично тому как это имело место при пассивной синхронизации мод в лазерах на красителях, в твердотельных лазерах оптимальные условия синхронизации мод и наиболее короткие импульсы получают при применении насыщающихся поглотителей с тонким слоем, находящихся в контакте с зеркалом резонатора [7.17, 7.18]. В отличие от лазеров на красителях в твердотельных лазерах время релаксации насыщающегося поглотителя, согласно теории, должно быть короче или по крайней мере равно по порядку величины длительности импульса. Полоса частот поглощения поглотителя должна лежать внутри спектра вынужденного излучения лазера. Полуширина этой полосы частот должна [c.257]

В лаборатории нелинейной оптики Московского университета создана фемтосекундная УФ система (рис. 6.23), в которой задающим генератором является мощный твердотельный лазер с пассивной синхронизацией мод и электронным управлением добротностью резонатора, подробно описанный в 6.2. Такой принцип построения фемтосекундной эксимерной системы позволяет иметь мощные пикосекундные импульсы ИК диапазона, синхронизованные с пико- и фемтосекундными импульсами видимого и УФ диапазонов. Другие узлы [c.272]

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 различных применениях особенно пригодными для осуществления пассивной синхронизации мод оказались твердотельные лазеры и лазеры на красителях. Но они существенно различаются между собой не только по параметрам генерируемых импульсов, но и по самому механизму процесса генерации. Пассивная синхронизация мод в лазере на красителе характеризуется тем, что время релаксации лазерного красителя имеет тот же порядок величины, что и время прохода через резонатор вместе с тем оно велико по сравнению с длительностью импульса в установившемся состоянии лазера с непрерывной накачкой точно так же, как и время релаксации красителя, служащего поглотителем. Это условие приводит к тому, что снижение усиления играет важную роль в формировании импульса. Благодаря комбинированному действию насыщаюш,егося поглотителя (ослабляющего передний фронт импульса) и усилителя (ослабляющего задний фронт импульса) становится возможным такой режим лазера, при котором образуется ультракороткий импульс. В отличие от лазера на красителе синхронизация мод в твердотельном лазере характеризуется тем, что время релаксации усилителя очень велико по сравнению с временем прохода в резонаторе. При этом условии основой формирования ультракороткого импульса служит следующий механизм. Быстро релаксирующий насыщающийся поглотитель выделяет один-единственный интенсивный флуктуационный максимум из флуктуирующего шумового фона. Далее этот пик интенсивности [c.97]

Генерация ультракоротких световых импульсов полупроводниковыми лазерами может быть достигнута многими методами. Важнейшим является метод активной модуляции усиления ин-жекционного лазера, поскольку токи можно очень проста модулировать с высокой частотой (см. гл. 4). Кроме того, применяется метод синхронной накачки полупроводникового лазера по аналогии с лазером на красителе с синхронизацией мод (см. гл. 5). Самые короткие импульсы (в субпикосекундном диапазоне) удается получить, как и в случаях лазера на красителе и твердотельного лазера на Nd, при помощи пассивной синхронизации мод (см. гл. 6 и 7, особенно разд. 7.4). [c.88]

Первые эксперименты по получению ультракоротких импульсов путем пассивной синхронизации мод твердотельного лазера были выполнены в 1965 г. Мокером и Коллинзом [7.1 на основе рубинового лазера.и в 1966 г. Де Мариа и др. [7.2 на основе лазера на стекле с неодимом. В то время как длительности импульсов, генерируемых твердотельными лазерами, в общем случае превышают длительности импульсов лазеров на красителях с пассивной синхронизацией мод (около 15— 20 ПС в рубиновом лазере и от 2 до 10 пс в лазере на стекле с неодимом), пиковая интенсивность импульсов твердотельных лазеров существенно выше. Так, например, для рубинового лазера она составляет несколько сот МВт/см , для лазеров на стекле с неодимом — несколько ГВт/см . [c.228]

Нелинейная фаза заканчивается в момент насыщения нелинейного поглотителя. В этот же момент в принципе заканчивается процесс формирования импульса и начинается фаза насыщения усилителя (область III). В течение этой фазы инверсия населенностей в усилителе полностью снимается и процесс генерации прекращается. Соответственно этой специфике процесса генерации стационарный режим при пассивной синхронизации мод твердотельного лазера не достигается, а излучается цуг из нескольких импульсов с переменными параметрами. Интервал между импульсами равен времени прохода резонатора (см. рис. 7.6). Параметры цуга, такие, как его средняя продолжительность и интенсивность в максимуме, устанавливаются в области III. За время этой усилительной фазы вследствие большой интенсивности импульсов могут проявляться эффекты, связанные с зависимостью от интенсивности коэффициента преломления, такие, как автомодуляция фазы, что может привести к расширению спектра, положительному сдвигу частоты или расщеплению импульсов на стохастические подымпульсы. Подобные эффекты могут существенно повлиять на свойства импульсов. Их можно, однако, исключить путем ограничения максимальной интенсивности, так как они проявляются лишь после окончания процесса синхронизации мод. [c.230]

Выведенные в предыдущем разделе уравнения при определенных условиях, налагаемых на параметры лазера, хорошо описывают свойства максимального импульса. Если требуется, однако, определить более точно условия синхронизации мод, т. е. условия формирования моноимпульса и подавления остальных импульсов, то в нелинейной фазе необходимо учесть процесс снятия инверсии населенностей в активной среде. Процесс генерации в твердотельных лазерах с пассивной синхронизацией мод моделировался в ряде работ на ЭВМ. При этом процесс снятия инверсии населенностей учитывался различным образом [7.7—7.10, 7.41—7.44]. Однако при таком описании сталки- [c.243]

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]

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]

В наиболее распространенном для импульсных твердотельных лазеров с синхронизованными модами так называемом двухпороговом режиме генерации наряду с нелинейностью, обеспечиваемой насыщением поглощения в затворе, используется и нелинейность, порождаемая насыщением усиления в активной среде лазера. При этом затвор выполняет еще и роль пассивного модулятора добротности. В результате выход такого лазера представляет собой промодулированный гигантский лазерный импульс, образованный цугом сверхкоротких лазерных импульсов повышенной (по сравнению с обычным режимом синхронизации мод) энергии и более коротких (по сравнению с тем же режимом). [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...