Стационарная генерация лазера

Внесение в резонатор усиливающей среды, которая частично или полностью компенсирует потери излучения при отражении от его зеркал, эквивалентно увеличению коэффициента отражения до некоторого эффективного значения / эфф ( < эфф 1)- Благодаря этому резонансная полоса сужается в (1—Я)/ 1— эфф) раз. Если считать, что при стационарной генерации лазера усиление в активной среде полностью компенсирует потери излучения при отражении от зеркал резонатора, то надо положить эфф=Г Это дает нулевую ширину резонансной полосы и соответственно нулевую спектральную ширину линии генерации лазера. В действительности, спонтанное излучение ( шум ) приводит к тому, что усиление в активной среде лазера оказывается меньше потерь в резонаторе . Недостаток усиления компенсируется непрерывным поступлением энергии со стороны спонтанного излучения. Вследствие этого. / эфф<1 и ширина линии генерации оказывается хотя и крайне малой, но вое же конечной величиной. Ее теоретическое значение составляет 10 Гц. В реальных случаях в силу ряда [c.281]

Стационарная генерация лазера [c.290]

Таким образом, при стационарной генерации лазера должно иметь место равенство [c.291]

СТАЦИОНАРНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ЛАЗЕРА [c.150]

Таким образом, выражения (17.29)—(17.31) позволяют полностью описать характеристики стационарной генерации лазера на спектрально-неоднородной активной среде. Правда, как следует из приведенных уравнений, поле считается пространственно однородным (это условие в эксперименте реализуется, например, в резонаторе бегущей волны). Благодаря такому предположению удается исследовать в чистом виде влияние неоднородного уширения полосы люминесценции на характеристики лазерного излучения. [c.159]

Рис. 1.6. Картина установления стационарной генерации лазера, работающего в свободном режиме, на фазовой плоскости, т.е. в координатах п, и. Области 1-4 характеризуются фиксированным знаком производной ди/дп (показан в скобках рядом с номером соответствующей области)

Таким образом, в том случае, если коэффициент усиления активной среды Ко превышает пороговый коэффициент усиления резонатора /С , в лазере возникает стационарная генерация и он начинает излучать электромагнитные колебания. Интенсивность излучения на выходе лазера определяется плотностью фотонов в резонаторе, движущихся в сторону полупрозрачного зеркала, и прозрачностью выходного зеркала и составляет [c.39]

Так например, промышленные отечественные лазеры Катунь и Кардамон с диффузионным охлаждением, состоящие из четырех газоразрядных трубок с = 3 см и длиной 6 м каждая, последовательно объединенных единой оптической системой, обеспечивают стационарную генерацию на уровне выходной мощности 0,8... 1 кВт при удельном съеме мощности излучения 40 Вт/м. [c.128]

Состояние вопроса. В настоящее время можно считать, что физические основы лазеров на динамических решетках развиты достаточно хорошо. Установлены основные закономерности и построена теория стационарной генерации для различных нелинейных сред и различных резонаторов. В большинстве случаев на основании строгого решения укороченных уравнений для комплексных амплитуд взаимодействующих волн (без использования приближения заданного поля) получены соотношения, свя- [c.38]

Для лазера с однородно-уширенным контуром линии усиления в режиме стационарной генерации с учетом внешнего частотно- [c.211]

Для реализации резкого сброса температуры рабочего газа используется сверхзвуковое сопло Лаваля. При непрерывной подаче рабочего газа реализуется режим стационарной генерации теплового лазера. Принцип работы такого устройства схематически показан на рис. 11.11. [c.105]

Выше были изложены основные характеристики и параметры лазерных систем, работаюш их на различных активных средах, но в стационарном режиме. Однако в большом числе случаев лазеры работают в суш ественно нестационарном режиме, например в режиме излучения гигантского импульса. Поэтому описанию нестационарных и переходных процессов генерации лазера следует уделить особое внимание. [c.136]

Стационарный режим генерации лазера является одним из простейших, что позволяет использовать полученные выше уравнения для исследования влияния на характеристики излучения лазера схемы энергетических уровней активного элемента, неоднородного характера поля в резонаторе и неоднородного спектрального уширения активной среды. [c.150]

Таким образом, для того чтобы добиться стационарной генерации, необходимо исключить возмущения на частоте собственных релаксационных колебаний. В условиях пространственно-неоднородного поля в резонаторе, когда инверсная населенность оказывается пространственно-неоднородной, чувствительность к рассмотренным выше возмущениям еще более возрастает. В результате для обеспечения стационарной генерации твердотельных лазеров приходится решать целый ряд технических задач. [c.174]

Отмеченная высокая чувствительность стационарного режима генерации лазера к малым вариациям потерь используется для измерения весьма малых величин этих вариаций. Экспериментально с использованием лазера на ИАГ N(1 были измерены потери, обусловленные вращением плоскости поляризации генерируемого излучения за счет эффекта Керра в воздухе при атмосферном давлении и приложенном на частоте Й напряжении, равном единицам вольт. [c.174]

Представление пучка плоской волной на самом деле прямо связано с предположением о стационарном режиме генерации лазера, когда потери и усиление взаимно компенсируются надпороговый режим). При работе ниже порога каждый элементарный объем излучает некогерентно с соседними, так что результирующее поле представляет собой суперпозицию полей, распространяющихся во всех направлениях. [c.483]

Здесь мы приняли, что и Р — действительные величины. Напомним читателю значение отдельных величин. Константы V, уц = 1/7 и X — обычные константы затухания, которые использовались всюду в этой книге. Предполагается, что мощность накачки превышает первое пороговое значение, при котором начинается стационарная генерация. Символами и Р мы теперь обозначаем медленно меняющиеся амплитуды бегущих волн поля и поляризации, и они, так же как и плотность инверсии О, нормированы на свои стационарные значения. Следовательно, в этих нормированных переменных стационарное решение имеет вид Е -= Р = О = 1. Величина Л — нормированный параметр накачки. В дальнейшем мы будем искать решение уравнений (8.3) — (8.5), которое не зависит от координат (чего можно добиться подбором длины резонатора кольцевого лазера). Это означает, что мы ищем одномодовое решение. Уравнения (8.3) и (8.4) остаются неизменными, а уравнение (8.5) упрощается и принимает вид [c.205]

Как теперь оценить выходную мощность генерации лазера в стационарном режиме, т.е. как вычислить установившуюся мощность излучения. [c.19]

Как и в случае стационарной генерации, существует оптимальное значение внешней нагрузки для лазера, т.е. оптимальное значение г , и, следовательно, коэффициента пропускания выходного зеркала Г, при котором выводимая из резонатора лазера энергия гигантского импульса максимальна. Оптимальное значение определится путем максимизации в ыхо дно й мо щно сти [c.32]

Реализуемые на практике режимы генерации лазеров являются, как правило, импульсными, их описание принципиально невозможно без рассмотрения динамики процессов. Однако и в случае непрерывной генерации вопросы динамики играют важную роль. Строго говоря, лазерная генерация практически всегда является нестационарной. Стационарная генерация есть по сути дела не более как идеализация, пригодная для описания отдельных реальных ситуаций лишь в некотором приближении. [c.266]

Точка А изображает состояние лазера, соответствующее стационарной генерации] в этом легко убедиться, если положить в [c.311]

График этих колебаний для мощности излучения Pwx w изображен на рис. 3.4. Колебания инверсии населенности активной среды имеют аналогичный вид, с той лишь разницей, что они oinepe-жают по фазе на 90° колебания мощности излучения (3.10) и имеют другую относительную амплитуду за счет множителя Qoxp. Таким образом, стационарная генерация лазеров на гранате с неодимом устойчива к флуктуациям параметров. Возникающие откло-ления энергетических характеристик приводят к гармоническим, всегда затухающим переходным колебаниям на частоте йо с временем затухания б = 2Г]/а (3.7). Эти колебания принято называть релаксационными колебаниями лазера, а частоту Qo частотой релаксационных колебаний. [c.75]

Соотношение (7.10 ) представляет собой закон сохранения энергии при стационарной генерации лазера. Действительно, левая часть уравнения (7.10 ), т. е. величина Р, представляет собой мощность накачки, необходимую для поддержания активного элемента в инверсном состоянии. Иначе говоря, это число возбуждений, которое создается накачкой в единицу времени. Правая же часть уравнения (первое слагаемое) (7.10 ) представляет собой полную мощность излучения (спонтанного и вынужденного), выделяющегося на потерях по всем модам системы и гибелы> возбужденных состояний в результате безызлучательных переходов (второе слагаемое). [c.53]

ТО легко видеть, что выражение (17.36) совпадает с выражением для мощности излучения стационарной генерации лазера на активной среде с однородно-уширенной полосой люминесценции. Это легко понять, так как сильная кроссрелаксация приводит к однородному характеру уширения полосы люминесценции. В другом предельном случае — отсутствии кросс-релаксации (/ <С % ) — получим [c.160]

Условия (225.2) или (225.3) называются условиями стационарной генерации. Ему можно придать несколько иной вид, если с помощью соотношения (223.3) перейти от коэффициента усиления к мощности испускания в 1 см-5 Предполагая, кроме того, что Гэфф ма. о отличается от 1 (и, значит, / = 1п(1/Гэфф) 1 — Гэфф), и умножая левую и правую части (225.3) на площадь S поперечного сечения пучка лазера и на (w), получим [c.781]

К аналогичным последствиям может привести также наличие существенной неравномерности распределения интенсивности по сечению резонатора (например в случае генерации на низшей поперечной моде устойчивого резонатора). Рассмотрение всех этих ситуаций завело бы нас слишком далеко поэтому в дальнейшем будем полагать, что распределение интенсивности по сечению резонатора является по тем или иным причи нам достаточно равномерным. Бпредь будем считать также, что спектральная селекция отсутствует и лазер генерирует на большом числе аксиальных мод (что обычно в таких случаях и имеет место). Тогда можно пренебречь интерференцией следующих навстречу друг другу пучков и приравнять / просто сумме плотностей этих пучков. Отсутствие голографической решетки в среде стирает различия между средним и эффективным значениями показателя усгаения (см. 3.3), и условие стационарности генерации приобретает простейший вид / ехр[2( ус — Oq)1] = 1 [c.191]

Из сравнения (2.26а) с (2.3) видно, что пороговая инверсия населенности а ктивной среды три малом пОдре излучения точно совпадает со стационарной инверсной на се л ни остью среды, когда поле излучения и мощность накачки лазера могут быть большими. Это объясняется эффективным взаимодействием поля излучения с инвертирован нюй активной средой. Действительно, хотя и мощность накач1ки при развитой стационарной генерации может быть заметно выше пороговой, однако принципиально возможная большая инверсная населенность ак- [c.58]

Выражения (2.37) являются общими, справедливыми для лкх-бого типа лазера. Теперь необходимо связать величину W с измеряемыми параметрами лазера. Применительно к нашему слу- чаю стационарной генерации энергия излучения и инверсия населенности активной среды в резонаторе постоянны, т. е. dWldt=Or dNldt=0. Тогда из уравнений (2.6) получим выражение для стационарного значения энергии поля излучения внутри резонатора [c.65]

Функционирование таких генераторов можно пояснить следующим образом. Пусть для определенности в среде записываются только пропускающие решетки. Тогда в приведенной на рис. 1.1 схеме волна накачки 2, дифрагируя на решетке, записанной волной накачки 1 и шумовой волной 3, порождает вторую волну генеращ1и 4, сопряженную волне 3. Интер-ференщ1я волн 2 4 приводит к записи еще одной затравочной решетки с 1ем же периодом, на которой дифрагирует волна накачки 1, усиливая вол-ну генерации 3. В процессе смешения волн обычно возникает указанная в (1.2) фазовая добавка (Рлл> которая сама является функцией Это делает лазеры на динамических решетках более гибкой системой по сравнению с обычными лазерами, в частности, позволяет управлять спектральным положением добротной моды, подтягивая ее к длине волны лазера накачки [6]. Усиленные волны 3 и 4, отражаясь от зеркал резонатора, возвращаются в нелинейную среду, где вновь усиливаются, и тд. Если это усиление компенсирует потери (порог генерации), то после достаточного числа проходов развивается стационарная генерация пучков 3 и 4, соответствующих добротным модам резонатора 3i —З2 [c.11]

Число возможных схем, в которых может быть получена генерация для сред с локальным откликом, существенно меньше, чем для сред с нелокальным откликом. Поскольку при строгом вырождении по частоте усиление при двухпучковом смешении отсутствует [1], то принципиально невозможно получение вырожденной по частоте генерации в схемах с одним пучком накачки. С другой стороны, необходимое условие стационарной генерации в лазере с полуоткрытым резонатором требует равенства нулю действительной части константы связи (7 = 0) [2], что для сред с преимущественно локальным механизмом отклика не может быть вьшолнено ни при каких частотных расстройках генерационной волны по отношению к волне накачки. [c.174]

Лазер на сероуглероде. Стационарная генерация на сероуглероде S2 — среде с локальным откликом — была получена с использованием моноимпульсного излучения лазера на руШне в качестве источника накачки [10]. Использовалась коллинеарная схема взаимодействия решетки отражательного типа записывались пучками с ортогональной поляризацией (из-за наличия ненулевой недиагональной компоненты тензора Нелинейной поляризации Ххуух в S2) [c.178]

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]

Рис. 7.19. Стационарная генерация и самопульсации юлучения ФРК-лазера на двух областях взаимодействия а - система координат б - основные виды кинетики генерации при 0=5°. 7-х = 0 2-х = 0,12 мм i - х = 0,5 мм 4 - х = 0,8 мм 5 - X = 0,9 мм 6 - X = 1,0 мм

Дальнейшее усложнение динамики генерации происходит для многомодовых лазеров, которые являются динамическими системами с числом степеней свободы, равным числу генерируемых аксиальных мод. При этом возникают не только резонансы на частотах отдельных мод, но и па параметрических частотах из-за их взаи.мо-действия. Это еще больше усложняет временную структуру излучения лазера и затрудняет получение стационарной генерации много- [c.200]

Оценим мощность накачки, которая необходима для поддержания стационарной генерации в рубиновом лазере с приведеьшыми выше параметрами, и выходную мощность генерации. [c.20]

Процесс установления стационарного режима в рассмотренном примере представляет собой последовательность постепенно затухающих импульсов излучения — так называемых пичков свободной генерации, а сам режим установления называется в этом случае пичковым режимом генерации лазера. [c.26]

В стационарном режиме генерации лазера отвосительпоо усиление на одиом проходе насыщается, достигая уровня относительных нот(фь, так что [c.224]

Выявление структуры фазового портрета лазера. Характерные черты структуры фазоюго портрета лазера в режиме свободной генерации можно выявить, не решая уравнения (3.3.26), Для этого надо прежде всего исследовать поведение фазовых траекторий вблизи особой точки, соответствующей стационарной генерации (точка А на рис. 3.15). Конкретно надо линеаризовать систему балансных уравнений в окрестности особой точки и, рассмотрев корни получающегося характеристического уравнения, выявить тип особой точки [87]. Указанная программа действий обсуждается в приложении 5, где, в частности, рассматриваются шесть типов особых точек. [c.313]

Следует подчеркнуть, что опри определенных условиях (при определенных значениях параметров С, р, б, а, а ) оба стационарных состояния генерации (3.7.29) и (3.7.30) оказываются неустойчивыми. Это означает, что даже при стационарной накачке и стабильности параметров активного элемента, фильтра, резонатора режим генераии лазера с просветляющимся фильтром может быть нестационарным. Иными словами, сам факт наличия внутри резонатора просветляющегося фильтра может приводить к неустойчивости стационарной генерации. [c.359]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...