Многомодовая генерация

Cтраница 2

Распределение излучения инжекционного QaAs лазера в плоскости р - - перехода при одномодовой ( а и многомодовой генерации ( б. [16]

Для определенности будем считать, что плоскость р-п-перехода расположена горизонтально ( Г), а плоскость В - вертикально. При многомодовой генерации, естественно, луч становится широким и в этой плоскости. [17]

ТЕМ); это необходимо для получения почти однородного волнового фронта на выходе системы, что позволяет сфокусировать лазерный пучок до дифракционного предела, поскольку любое отклонение волнового фронта от однородного приведет к увеличению размеров фокального пятна и расходимости в дальнем поле. В режиме многомодовой генерации характерные нерегулярности структуры волнового фронта флуктуируют столь быстро, что их трудно уменьшить даже специальным образом сконструированными фазовыми корректорами на выходе. [18]

В [45] удалось непосредственно наблюдать, что возникновение второй моды происходит после того, как первая мода начинает испытывать насыщение. В качестве аргумента, подтверждающего другую точку зрения на природу многомодовой генерации, в некоторых работах приводят оценку соотношения межмодового частотного интервала AQ и уширения у ( согласно [5] иногда в эксперименте AQv) - Однако следует иметь в виду, что у зависит от а и Я. [19]

Некоторые результаты, полученные в предыдущих разделах, строго выполняются, только если лазер генерирует в одномодо-вом режиме. Поэтому уместно сейчас рассмотреть те условия, при которых имеет место одномодовая или многомодовая генерация. [20]

Кроме того, мы предполагали, что в генерации участвует весь объем кристалла граната, что достигается лишь при многомодовой генерации. При необходимости получать одномодовую генерацию часть апертуры кристалла диафрагмируется так, что работает лишь центральная, приосевая область кристалла. В этом случае выходная мощность лазерного излучения падает пропорционально уменьшению рабочего объема кристалла. Так, например, если нулевая мода лазера имеет диаметр в 2 раза меньший, чем диаметр кристалла, то ее выходная мощность примерно в 4 раза ниже мощности многомодо вой генерации без диафрагмы и составит для принятых выше параметров О ко-ло 2 5 и 9 Вт для длин волн 1338 и 1064 нм соответственно. [21]

При неоднородном уширении линии перехода каждая мода получает энергию от тех атомов, центральные частоты которых совпадают с ее частотой. Поэтому эффекты насыщения приводят к образованию в контуре усиления провалов на частотах соответствующих мод резонатора. Это способствует многомодовой генерации, так как становится возможным почти независимое усиление мод, отстоящих друг от друга по частоте больше чем на ширину линии отдельного атома. [22]

Из решения кинетических уравнений типа (24.1), ( 24 2) для однородного активного слоя следует, что после переходного режима релаксационных колебаний должен наступить стационарный режим излучения, если только накачка не изменяется во времени. В то же время многомодовая генерация всегда нестационарна. Во всех типах лазеров происходит внутренняя автомодуляция излучения. [23]

Будучи созданы одними из первых, полупроводниковые лазеры до сих пор мало изучены. Точнее, механизмы многих наблюдаемых явлений ( многомодовой генерации, каналов генерации, пичковых режимов генерации и др.) в значительной степени не поняты. Это объясняется трудностями экспериментального исследования и теорети-ческого описания полупроводников. Действительно, малые размеры необычайная чувствительность к технологии, сравнительно небсль-шие интегральные мощности затрудняют получение однозначны. [24]

Как показано выше, степень деформации ФРЭ за счет энергетического и пространственного выжигания растет с увеличением Я и становится значительной при достаточно больших полях. Особенно сильное изменение ФРЭ происходит при достижении в ПЛ поля, близкого к предельному. Нам представляется, что эффект ограничения мощности в одной моде может быть основной причиной многомодовой генерации. Аналогичные соображения приведены в [116] при формулировке феноменологической теории многомодовой генерации, основанной на исходной гипотезе об ограничении мощности отдельной моды. [25]

Пожалуй, наиболее важное явление, наблюдаемое экспериментально, - многомодовая генерация. Природу многомодовой генерации, препятствующей некоторым применениям ПЛ, до настоящего времени нельзя считать окончательно выясненной. Многочисленные экспериментальные исследования, проведенные на ПЛ из разных материалов, для различных типов геометрии и резонаторов, в разнообразных условиях, показали, что многомодовая генерация обладает общими чертами, присущими всем ПЛ. Это означает, что в основе явления должны лежать фундаментальные механизмы. [26]

При многомодовой генерации возможны два предельных случая: во-первых, лазер может работать в режиме синхронизации мод, когда выходное излучение состоит из повторяющейся регулярной последовательности одинаковых импульсов. Во-вторых, генерация на разных частотах может происходить независимо. В реальных лазерных системах чаще всего реализуется некоторый промежуточный случай, который трудно описать теоретически. Мы рассмотрим лишь случай независимой многомодовой генерации, при которой в отличие от режима синхронизации мод выходное излучение характеризуется сильными флуктуациями. Такая модель вполне удовлетворительно описывает многие твердотельные лазеры и лазеры на красителях. [27]

Поскольку размер активных центров порядка 10 - 8 см, а характерный масштаб пространственной неоднородности поля К / 2 у т.е. 10 - 5 см, в видимом диапазоне спектра, то инверсная населенность активной среды в области узла поля не питает данную моду. Усиление же этой моды обеспечивается инверсной населенностью в области пучности поля моды. При наличии нескольких мод их узлы и пучности не совпадают и поэтому инверсная населенность в узлах одной моды является источником энергии для другой. Это и есть одной из причин возникновения многомодовой генерации. [28]

Природа этого важнейшего явления в ПЛ остается до настоящего времени невыясненной. С нашей точки зрения в его основе лежит эффект насыщения, приводящий к энергетическому и пространственному выжиганию перенаселенности. Особенно ярко он проявляется для полей, близких к предельному, когда ФРЭ резко изменяется, изменяя коэффициенты усиления дополнительных мод. Окончательно решить вопрос о механизме возникновения мод можно после детального сравнения с экспериментом. Трудность состоит в том, что в обычных резонаторах уже малые изменения ФРЭ ( задолго до заметного отклонения ватт-амперной характеристики от линейной зависимости) приводят к возбуждению мод. Поэтому необходимы специальные меры для стабилизации одномодового режима. Выяснение природы многомодовой генерации в ПЛ является задачей, решение которой необходимо для создания мощных одномодовых лазеров. В этой связи важен эффект подавления дополнительных мод сильным полем основной моды из-за появления щели в спектре электронов и дырок. [30]

Страницы: 1 2 3