вход Вход Регистрация



(Режим «гигантских импульсов»)

Этот режим используется для получения мощных световых импульсов в лазерах с импульсной накачкой. Искусственно снижая добротность резонатора в начале действия импульса накачки, можно обеспечить весьма высокий порог генерации. Это позволит создать в активной среде значительную инверсную населенность (рис.1.12).

После достижения максимально возможной инверсии, ограниченной лишь спонтанными переходами с верхнего лазерного уровня, производится быстрое восстановление добротности резонатора, при этом уровень потерь, следовательно, порог генерации быстро понижается до минимально возможного значения. В результате начальная инверсия и усиление оказываются существенно выше этого нового порога, отвечающего малым потерям. Накопленная в активной среде энергия излучается в виде одиночного короткого светового импульса большой мощности, называемого иногда «гигантским». Мощность такого импульса связана с его длительностью, и она тем больше, чем больше начальная инверсия отвечающая низкой добротности резонатора по сравнению с пороговым значением инверсной населенности, соответствующей высокой добротности.

Минимальная длительность импульса 1-3 нс (обычно 10-100 нс)

Максимальная импульсная мощность 109 Вт и больше.

Рисунок 1.12 - Процесс формирования гигантского импульса.

Максимальная энергия в импульсе достигается при определенной задержке «включения» добротности, соответствующей максимуму населенности верхнего лазерного уровня.

Время переключения добротности должно быть меньше длительности генерируемого импульса.

Для технической реализации этого режима в резонатор лазера помещают модулятор (переключатель потерь резонатора), управляемый внешним сигналом. Это случай активной модуляции. При этом модулятор работает как управляемый извне оптический затвор: если он открыт, т.е. пропускает падающее на него излучение, то добротность резонатора высока, а если закрыт, то потери высоки, добротность резонатора низка.

1.9.1.3 Режим синхронизации (захвата) мод

Такой режим используется для получения еще большей мощности импульсов.

Пусть лазерное излучение содержит m продольных мод, частоты которых расположены эквидистантно на расстоянии Dg друг от друга. Ширина линии усиления . Пусть все моды синхронизированы по фазе, т.е. разность фаз двух любых соседних мод имеет определенное фиксированное значение.

В этом случае будет наблюдаться взаимная интерференция продольных мод, приводящая к генерации последовательности сверхкоротких световых импульсов длительностью [1]:

.

Период следования сверхкоротких импульсов:

,

Для реализации режима синхронизации мод необходимо обеспечить выполнение двух условий:

1) лазер должен генерировать одновременно большое число продольных мод,

2) необходимо, чтобы эти моды были эквидистантными по частоте и синхронизированым и по фазе.

Для выполнения первого условия необходимо использовать активную среду с весьма широкой линией усиления. ( при m = 106 световой импульс имеет длительность 10-14с)

Для выполнения второго условия осуществляют периодическую модуляцию добротности резонатора с частотой равной Dg.

Задачи к главе 1

1.1. Сравните населенности верхних лазерных уровней мазера (ν=24 Ггц) и СО2-лазера ( λ = 10,6 мкм) при температуре 4,2 К.

1.2. Оценить величины Δνg, Δνm, Δνn при λ = 0,63 мкм для моды ТЕМ00 и моды ТЕМ11. Резонатор образован двумя квадратными зеркалами размерами 2аx2а (а=0,5 см), находящимися на расстоянии 1 м.

1.3. Какой физический смысл имеет безразмерный параметр NF ?

1.4. Оцените радиус пятна в перетяжке основной моды He-Ne –лазера (λ=0,63мкм) с конфокальным резонатором длиной L=1м.

1.5. Оцените длину резонатора, если а=0,5 см, λ=1,15 мкм, число Френеля составляет 10.

1.6. В непрерывно-накачиваемом лазере при использовании активной модуляции добротности резонатора с помощью акустооптического затвора получили импульсы длительностью τ=0,9 мкс с максимальной пиковой мощностью Ри=2*103Вт (Рс р=50 Вт).

Определить: 1) частоту повторений импульсов f,

2) суммарную энергию излучения в течение импульса накачки Ен.

1.7. Ширина линии усиления для:

- твердотельного лазера Δνус т/т=8*1011 с-1,

- лазеров с жидкой активной средой Δνус ж=6*1014 с-1.

Частотный интервал между синхронизированными модами Δνg=108 с-1

Определить:

1) число продольных мод

- для твердотельного лазера m т/т,

- для жидкостного лазера mж.

2) длительность светового импульса для этих лазеров τт/т и τж.

Сравнить эти величины.

3) Период следования сверхкоротких импульсов (для этих лазеров) Тт/т, Тж.


© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру