Cтраница 2
Для осуществления импульсного режима работы лазера обычно используют электрооптические и механические затворы, а также насыщающиеся поглотители. [16]
Рассмотрим теперь, что происходит в лазере, изображенном на рис. 7.4, благодаря наличию насыщающегося поглотителя. Будем считать, что флуктуации интенсивности излучения создают цуг волн с большой интенсивностью, неоднородной в пространстве. Если этот цуг волн попадает на насыщающийся поглотитель, то те участки цуга, интенсивность которых недостаточно велика, будут поглощаться, а участки с достаточно большой интенсивностью пройдут через поглотитель. [17]
Одной из систем, описываемых УГЛ пятого порядка, является солитонный волоконный лазер с быстро насыщающимся поглотителем. [18]
Из флуктуационной модели вытекает существенный вывод о том, что в том случае, когда время релаксации насыщающегося поглотителя превышает интервал между двумя соседними флуктуационными выбросами, селекция основного импульса существенно ухудшается. [19]
Таким образом, в моноимпульсных лазерах с неустойчивыми резонаторами следует использовать преимущественно электрооптические или пассивные ( с насыщающимся поглотителем) затворы; для спектральной селекции годятся главным образом эталоны Фабри - Перо и интерференционно-поляризационные фильтры, по прохождении которых свет не меняет своего направления. Однако и здесь приходится считаться еще с тем, что в любом линейном неустойчивом резонаторе по крайней мере в одном из двух противоположных направлений распространяется не плоская, а сферическая волна. В этих условиях введение того или иного фильтра не будет приводить к модуляции интенсивности по сечению резонатора, только если угловая ширина максимума пропускания фильтра превышает угол раствора сферической волны. [20]
Изложенный выше общий метод может найти ряд других применений, например в задачах об уже упоминавшихся лазерах с насыщающимися поглотителями и в задачах о бистабильности ( гл. [21]
Хотя во многих лазерах с пассивной синхронизацией мод применяются быстрые насыщающиеся поглотители, в некоторых условиях синхронизацию мод могут обеспечить также медленные насыщающиеся поглотители. Это возможно, когда энергия насыщения усиливающей среды сравнима с энергией насыщения поглотителя, хотя и несколько превышает ее. К синхронизации мод в этом случае приводят весьма тонкие физические явления [28], которые мы опишем с помощью рис. 5.45. Для простоты предположим, что как насыщающийся поглотитель, так и активная среда помещены вместе в одну и ту же кювету на одном из концов лазерного резонатора. Будем считать, что до появления импульса потери преобладают над усилением, поэтому участок переднего фронта импульса испытывает ослабление. [22]
Весьма эффективным методом генерации ультракоротких импульсов является так называемая пассивная синхронизация мод, при которой в лазерный резонатор дополнительно к остальным лазерным элементам вводится насыщающийся поглотитель. Это вещество, имеющее в спектре поглощения переход на частоте лазера, причем поперечное сечение поглощения должно быть по возможности большим. Для этих целей особенно подходят органические красители. При попадании импульса излучения лазера на такой поглотитель его молекулы возбуждаются, а поле падающего излучения поглощается. Рассмотрим, например, изменение населенности двухуровневой системы под влиянием поля излучения. [23]
Условие устойчивости, определенное неравенством (3.18), подтверждает наше заключение об устойчивости различных решений, получаемых графически из рис. 3.10. Таким образом, лазер с насыщающимся поглотителем представляет собой конкретный пример бистабильной системы, обсуждавшейся в разд. [24]
Изменение импульса в результате прохода его через насыщающийся поглотитель описывается аналогичным образом. Насыщающийся поглотитель при этом можно считать трехуровневой системой ( рис. 6.4), в которой уровень 3 является возбужденным колебательным уровнем возбужденного электронного уровня, населенность которого в силу малости времени релаксации ТЬ32 пренебрежимо мала. [25]
Следует заметить, что мы используем термины быстрый и медленный по отношению к времени восстановления в различных смыслах для поглотителя и для усиливающей среды. Время восстановления насыщающегося поглотителя считается медленным, если его величина ( обычно несколько наносекунд) сравнима с типичным временем полного прохода резонатора. Такое значение времени жизни характерно для поглотителен, у которых релаксация определяется спонтанным излучением па электродиполыго разрешенном переходе. Время восстановления считается коротким ( несколько пикосекунд), если оио сравнимо с характерной длительностью импульса в режиме синхронизации мод. Столь короткие времена восстановления обычно имеют место при быстрой безызлучательной релаксации в поглотителе. В противоположность этому время жизни усиливающей среды считается коротким ( а среда - быстрой), если оно сравнимо с временем полного прохода резоггатора. Это имеет место в случае электродипольно разрешенных лазерных переходов. [26]
Если теперь положить, что величина 8 ( gi - - pi) - ( § 2 - 72) равна разности между результирующими коэффициентами усиления обеих мод, то мы можем записать, что Л / / 2 ехр йб. Поэтому, используя модулятор добротности на насыщающемся поглотителе, нетрудно осуществить генерацию в одномодовом режиме. [27]
Их пиковая мощность ограничивается при этом оптич. Модуляция добротности резонатора осуществляется как пассивным образом ( насыщающиеся поглотители), так и активным ( электро - и акустооптич. [28]
Самый распространенный на сегодня пассивный модулятор добротности использует насыщающийся поглотитель, который поглощает излучение на длине волны лазера. Предположим теперь что кювету с красителем поместили в резонатор лазера, причем длина волны, при которой поглощение раствора красителя максимально, совпадает с длиной волны генерации лазера. [29]
Другое требование состоит в том, что время релаксации верхнего уровня должно быть меньше величины 1 / Дсо; в противном случае амплитуда колебаний становится слишком малой. И наконец, стоит отметить, что поскольку насыщающийся поглотитель позволяет получать генерацию гигантских импульсов ( как это было рассмотрено в разд. Для сравнения на рис. 1.19 6 показана амплитуда любой генерируемой моды как функция времени. В заключение отметим, что насыщающийся поглотитель в данном случае выполняет две функции: 1) обеспечивает генерацию гигантских импульсов; 2) создает синхронизацию фаз, участвующих в генерации мод. [30]