Насыщение в лазерах с большим усилением

Если усиление волны на длине Ь больше суммарных потерь, испытываемых волной при отражении от зеркал, то с каждым пробегом амплитуда волны будет увеличиваться все больше и больше. Усиление будет продолжаться до тех пор, пока плотность энергии н(ш) в этой волне не достигнет такого значения, при котором величина коэффициента усиления существенно уменьшится вследствие эффекта насыщения. Стационарное состояние соответствует, очевидно, условиям точной компенсации усиления в среде суммарными потерями энергии. Таким образом, эффект насыщения имеет принципиальное значение в вопросе о генерации излучения в лазерах. [c.780]

Насыщение s лазерах с большим усилением [c.197]

НАСЫЩЕНИЕ В ЛАЗЕРАХ С БОЛЬШИМ УСИЛЕНИЕМ [c.201]

При исследовании явления насыщения усиления мы рассматривали взаимодействие среды с бегущими световыми волнами. В действительности, при достаточно высоких коэффициентах отражения зеркал, поле в резонаторе может быть близко к стоячей волне. Если подвижность атомов ограниченна (например, в твердых телах), то инверсная населенность и коэффициент усиления в узлах стоячей волны будут больше, чем в пучностях. Поскольку для разных продольных мод положения узлов различны, то и при однородном уширении каждая из них использует в какой-то мере свой запас инверсной населенности. Это может привести к тому, что и в случае однородного уширения генерация лазера будет [c.292]

Из приведенного выше рассмотрения вполне разумно ожидать, что лазеры, в которых используются красители, могут генерировать на длинах волн в области спектра флуоресценции. Действительно, быстрая безызлучательная релаксация внутри возбужденного синглетного состояния 5i приводит к очень эффективному заселению верхнего лазерного уровня, а быстрая релаксация внутри основного состояния — к эффективному обеднению нижнего лазерного уровня. Следует также заметить, что в области длин волн флуоресценции раствор красителя достаточно прозрачен (т. е. соответствующее сеченне поглощения а невелико см., например, рнс. 6.29). Фактически же первый лазер на красителях был запущен поздно (в 1966 г.) [24, 25] относительно времени, с которого началось общее развитие лазерных устройств. Рассмотрим некоторые причины этого. Во-первых, это очень короткое время жизни т состояния 5i, поскольку мощность накачки обратно пропорциональна т. Хотя такой недостаток частично компенсируется большой величиной сечения перехода, произведение ах [напомним, что пороговая мощность накачки пропорциональна (ат) см. (5.35)] все же остается примерно на три порядка величины меньше, чем для твердотельных лазеров, таких, как Nd YAG. Вторая трудность обусловлена синглет-триплетной конверсией. Действительно, если тг ksT то молекулы будут накапливаться в триплетном состоянии, что приведет к поглощению за счет перехода 7 i->-7 2 (который является оптически разрешенным). К сожалению, это поглощение происходит, как правило, на длине волны флуоресценции (см., например, опять-таки рис. 6.29), что приводит к серьезному препятствию для возникновения генерации. Можно показать, что именно поэтому непрерывную генерацию можно получить лишь в случае, когда тг меньше некоторого значения, определяемого свойствами активной среды из красителя. Чтобы получить этот результат, заметим прежде всего, что кривую пропускания флуоресценции красителя (рис. 6.29) можно описать с помощью сечения вынужденного излучения Ое. Таким образом, если N2 — полная населенность состояния 5ь то соответствующее усиление (без насыщения) на определенной длине волны, при которой рассматривается Ое, равно ехр(Ы2<Уе1), где / — длина активной среды. Предположим теперь, что Ыт населенность триплетного состояния Гь Тогда генерация будет происходить при условии, что усиление за счет вынужденного излучения больше потерь, обусловленных триплет-триплетным поглощением, т. е. , [c.392]

Отличительной чертой таких усилителей является то, что активные среды используемых лазеров работают в режиме значит, насыщения, а следовательно, и большого усиления. При этом могут использоваться как однопроходные (однонаправленные) УЯИ, так и двух- и более проходные. [c.244]

Измеряя зависимость ширины линии от интенсивности входного сигнала для перехода с большим усилением (как, например, 3,39 мк в гелий-неоновом лазере), мы получаем ширину линии данного усилителя, которая для трубок с малым диаметром меньше допплеровской ширины и возрастает при увеличении интенсивности входного сигнала. Такой непонятный на первый взгляд результат объясняется довольно просто. При низком уровне входного сигнала усиление пенасыщено и велико. За счет зависимости усиления от частоты линия сильно сужается (примерно в 3 раза). Когда интенсивность входного сигнала возрастает и наступает насыщение усиления (т. е. усиление уменьшается с увеличением интенсивности), сужение линии, вызванное усилением, уменьшается и кажущаяся ширина линии увеличивается. При больших интенсивностях входного сигнала ширина полосы усилителя, работающего в режиме насыщения усиления, может быть даже больше допплеровской ширины линии. В установке, описанной выше, ширина линии, суженной за счет усиления, равна приблизительно 125 при G = 5000. В то же время допплеровская ширина линии для перехода на длине волны 3,39 мк равна 340 Мгц, а естественная, или радиационная, ширина линии равна 25 Мгц. Подробнее теория сужения линии излагается в работе [37]. [c.400]

Если импульс лазера промодулирован по фазе, то это является причиной снижения коэффициента усиления при вынужденном комбинационном рассеянии в диспергирующей среде. При большой модуляции насыщение усиления может наблюдаться и в среде с нормальной дисперсией. В качестве примера мы рассмотрим случай постоянного чирпа и представим амплитудную функцию вблизи максимума в следующей форме [c.297]

Для измерения усиления методом усилителя необходима ап паратура, которая позволила бы расширить методику, применяемую в случае лазеров непрерывного действия, с учетом того, что усиление зависит от времени. При методе усилителя входной и выходной сигналы подаются на осциллограф. Ослабленный соответствующим образом выходной импульс можно задержать оптическим методом, заставив луч после отражения пройти расстояние 20—30 м (в случае лазеров с малой длительностью импульса), а затем подать на ту же самую развертку, что и входной импульс. При длительности импульсов в 1 мксек и больше можно пользоваться методом динамического нуля. Соответствующим образом ослабленный сигнал от луча, выходящего из усилителя, вычитается из сигнала от входного луча, и их разность подают на осциллограф. Тогда за изменением насыщения усиления во времени можно наблюдать по временной зависимости отклонения сигнала от нуля. Сумма значений оптического и электронного ослабления, при которых отклонение равно нулю, дает усредненное по диаметру трубки усиление на один проход. [c.245]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...