Cтраница 4
Конструкция лазера отличается от твердотельных ОКГ тем, что в резонатор вместо стеклянного стержня помещается кювета с раствором. Инверсия, как и в твердотельном ОКГ, осуществляется при помощи оптической накачки от импульсных ламп. Жидкостные лазеры такого типа могут работать как в режиме свободной генерации, так и в режимах модулированной добротности и синхронизации мод. [46]
Однако, как мы увидим ниже, для приложений, которые требуют высокой энергии, активный элемент из стекла можно сделать много больших размеров, чем из Nd: YAG. Благодаря значительно более низкой температуре плавления и некристаллической структуре стекло можно вырастить намного легче, чем YAG. Лазеры на стекле имеют следующие характеристики: 1) выходная энергия и пиковая мощность лазера в режиме модулированной добротности сравнимы с соответствующими параметрами Nd: YAG-лазера при сравнительно одинаковых размерах стержня; 2) в режиме синхронизации мод можно получать очень короткие импульсы ( вплоть до - 5 пс), поскольку ширина лазерного перехода в стекле значительно шире, чем у Nd: YAG. Лазер на стекле с неодимом часто применяют в тех приложениях, для которых импульсный лазер должен работать при низкой частоте повторения импульсов. Это, например, необходимо для некоторых дальномеров, применяемых в военных целях, и неодимовых лазеров, предназначенных для научных исследований. Важным применением лазеров на неодимовом стекле является использование их в качестве усилителей в лазерных системах для получения очень высокой, энергии в экспериментах по лазерному термоядерному синтезу. [47]
Непреднамеренный возврат части излучения назад всегда оказывает неблагоприятное воздействие на процесс генерации. Излучение на рабочей длине волны при этом подвергается усилению, что приводит к бесполезному расходованию возбужденных атомов. Данное явление, называемое суперлюминесценцией ( см. также § 3.4), играет особо важную роль в режиме модулированной добротности на стадии накопления инверсной населенности, часто являясь основным фактором, лимитирующим накапливаемую энергию. [48]
Кроме того, для обеспечения возможно большей ширины спектра генерации иногда в резонатор вносят спектральный селектор и настраивают его так, чтобы в максимуме полосы люминесценции потери были выше, чем на крыле. Форма же спектральной зависимости потерь близка к форме полосы усиления. Однако выполнение перечисленных условий еще не достаточно для получения одиночного короткого импульса. Наиболее важным является обеспечение синфазности моды. Это го можно добиться несколькими способами, которые подразделяются подобно режиму модулированной добротности на два класса: активные и пассивные методы синхронизации мод. [49]
Коэффициент ослабления в уравнении ( 126) для направленного вниз е - ( 1) и вверх е ( Яг) излучения может быть различным из-за расширения пучка. Дантли [184] показал, что рассеяние вперед эффективно снижает степень ослабления. В батиметрии направленный вниз пучок вначале хорошо скол-лимирован, и поэтому можно применять коэффициент однопроходного ослабления. Однако по мере расширения и рассеяния пучка рассеяние вперед пополняет яркость пучка, и коэффициент многопроходного ослабления оказывается более подходящим. Левис и др. [183], используя вторую гармонику лазера на неодимовом стекле, работающего в режиме модулированной добротности, который был установлен на вышке высотой 14 м над поверхностью воды, обнаружили объекты на глубине до 26 м со значительным запасом чувствительности. В общем величины измеренных ими сигналов находятся между значениями, предсказанными на основе однопроходного и многопроходного ослабления. [50]
Уровень 4 / ц / 2 также расщеплен вследствие эффекта Штарка на шесть подуровней. Кроме того, стоит вспомнить, что ( см. также рис. 2.9) лазерный переход с К 1 06 мкм при комнатной температуре однородно уширен вследствие взаимодействия с фо-нонами решетки. Это делает Nd: YAG очень подходящим для генерации в режиме синхронизации мод. Большое время жизни верхнего лазерного уровня ( т 0 23 мс) позволяет Nd: YAG быть весьма хорошим для работы в режиме модулированной добротности. [51]
В зарубежных армиях, помимо артиллерии и танков, лазерные дальномеры используются в системах, где требуется в короткий промежуток времени определить даль-ность с высокой точностью. Так, в печати сообщалось, что в США разработана автоматическая система сопровождения воздушных целей и измерения дальности до них. Система позволяет - производить точное измерение азимута, угла места и дальности. Данные могут быть записаны на магнитную ленту и. Система имеет небольшие размеры и массу и размещается на подвижном фургоне. В систему входит лазер, работающий в инфракрасном диапазоне, приемное устройство с инфракрасной телевизионной камерой, телевизионное контрольное устройство, следящее зеркало с сервоприводом, цифровой индикатор - и записывающее устройство. Лазерное устройство на неодимовом стекле работает в режиме модулированной добротности и излучает энергию на волне 1 06 мкм. Мощность излучения составляет 1 МВт в импульсе при длительности 25 не и. [52]