Характеристика - лазерное излучение
Cтраница 1
Характеристика лазерного излучения следует из способа гене, рироваиия: оно монохроматично ( так как фотоны стимулируют фотона той же самой частоты), когерентно ( поскольку электрические поля фотонов находятся в фазе - - еще одна особенность стимулированных процессов) и нерасходящееся ( так как фотоны. [1]
Исследования влияния термооптических искажений на характеристики лазерного излучения развивались в общем русле работ, направленных на совершенствование лазерных оптических резонаторов как устройств преобразования запасаемой в активном элементе энергии в излучение с заданными характеристиками, и в значительной мере стимулировали эти работы: практически неизбежное наличие термооптических искажений в резонаторе едва ли не в большей степени, чем другие источники аберраций, приводит к значительному ухудшению лазерных характеристик. [2]
Все эти параметры связаны с характеристиками лазерного излучения. Их влияние на действующий коэффициент усиления определяет эффективность преобразования запасаемой энергии в излучение; деформация спектров поглощения лазерной среды может изменить долю поглощенной в активном элементе энергии, сказываясь тем самым на КПД; температурный дрейф и изменения контуров линий люминесценции непосредственно отражаются на спектре генерируемого излучения. [3]
Результатом изучения связи термооптических искажений с характеристиками лазерного излучения явилось понимание необходимости создания конструкций систем накачки, позволяющих создавать равномерное поле оптической накачки в сечении активного элемента; при этом компенсация проявлений термооптических искажений в характеристиках излучения в значительной мере облегчается. Важную роль при создании успешно работающих лазеров играют оптимизация параметров лазерного резонатора и конструктивные приемы обеспечения теплового режима активного элемента. Указанные вопросы рассматриваются в гл. [4]
В предыдущих разделах мы показали, что характеристики лазерного излучения выше порога и ниже порога коренным образом различаются. Однако наши методы не позволили нам исследовать очень небольшую, но интересную область в окрестности порога, в которой как раз и изменяется поведение лазера. Чтобы восполнить этот пробел, целесообразно ввести в рассмотрение функцию распределения лазерного излучения. [5]
Дать общий анализ влияния термооптических искажений на характеристики лазерного излучения для режима одиночных вспышек затруднительно; температурное распределение в активных элементах, а вместе с ним и термооптические искажения весьма разнообразны. Они определяются неоднородностью распределения тепловыделения, которое зависит от конкретного вида системы накачки, спектра поглощения активной среды, состояния боковой поверхности активного элемента ( полированная или матовая) и других конструктивных особенностей. [6]
Рассматриваемые независимыми аберрации оптического пути высших порядков оказывают на характеристики лазерного излучения влияние, качественно похожее на уже рассмотренное выше: действие аберраций нечетных порядков подобно разъюстйровке зеркал; влияние аберраций четных порядков напоминает действие параболических искажений оптического пути и вызывает либо возникновение мод, обладающих каустиками, либо разбега-ние поля от центра к периферии резонатора, аналогичное имеющему место в неустойчивых резонаторах. [7]
Второй механизм, через который вариации температуры вызывают изменение характеристик лазерного излучения, состоит в температурной зависимости спектроскопических параметров активных сред. При повышении температуры изменяется взаимодействие иона активатора с решеткой, что влечет за собой деформацию контуров линий поглощения и люминесценции ( сдвиг их по частоте, уменьшение степени неоднородности уширения линии и поперечного сечения вынужденных переходов), а также изменение населенности рабочих уровней активатора. [8]
 |
Зависимости аберрационных коэффициентов ak от коэффициента увеличения М для телескопического резонатора ( а и несимметричного конфокального резонатора из вогнутых зеркал ( б. [9] |
Заканчивая рассмотрение влияния отдельных простейших аберраций на свойства резонаторов и характеристики лазерного излучения, необходимо напомнить, что реальные термооптические искажения имеют все же более сложную структуру, проявляющуюся, в частности, в наличии двулучепреломления, роль которого обсуждается в следующем параграфе. [10]
Таким образом, наличие пространственно неоднородной анизотропии даже чисто фазового характера существенно ухудшает характеристики лазерного излучения. Следует заметить, что рассмотренные эффекты наиболее сильно проявляются в лазерах на неодимовом стекле, где они и были впервые обнаружены [91]: коэффициент усиления в неодимовом стекле невелик, и возникновение в резонаторе уже сравнительно небольших паразитных потерь способно заметно повлиять на условия генерации. Однако подобные эффекты наблюдались и в лазерах технологического назначения на основе ЛИГ: Nd, разумеется, на значительно больших уровнях мощностей накачки, чем в стеклянных лазерах. В лазерах с неустойчивыми резонаторами наличие пространственно неоднородной анизотропии не должно приводить к столь значительному падению энергии излучения, как в лазерах с резонаторами устойчивой. [12]
Во введении уже отмечалось, что вторым после термооптических искажений фактором влияния вариаций температуры на характеристики лазерного излучения является температурная зависимость спектроскопических параметров активных сред. Дрейф температуры приводит к изменению взаимодействия ионов активатора с решеткой, что влечет за собой деформацию контуров линий поглощения и люминесценции, сдвиг по частоте максимумов этих линий, изменение значений времен жизни на уровнях, их населенностей и поперечных сечений вынужденных переходов. [13]
Однако сама так или иначе реализованная возможность соединений генерировать излучение часто позволяет определить эти параметры по характеристикам лазерного излучения, полученного в различных экспериментальных условиях. [14]
В связи с этим, наряду с теоретическими расчетами тепловых полей в излучателе, термооптических искажений резонатора и анализом их влияния на характеристики лазерного излучения ( как на стадии разработок конкретных конструкций твердотельных лазеров, так и в процессе их эксплуатации), широко используются различные экспериментальные методы определения параметров отдельных элементов излучателя, исследования тепловых полей в активных средах и характеристик пучка лазерного излучения. [15]
Страницы: 1 2