Document 1022512

М.В. ГОРБУНКОВ, Ю.Я. МАСЛОВА1, Ю.В. ШАБАЛИН
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН)
1Московский физико-технический институт (МФТИ)
УСТОЙЧИВЫЙ РЕЖИМ РЕГУЛЯРНЫХ ПУЛЬСАЦИЙ ПИКОСЕКУНДНОГО Nd:YAG
ЛАЗЕРА, УПРАВЛЯЕМОГО ЦЕПЬЮ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Исследован режим генерации Nd:YAG лазером большого числа (более сотни) микроцугов пикосекундных импульсов за счет проявления нелинейной динамики при использовании цепи внешней отрицательной обратной связи.
Генерация излучения с заданной временной структурой является одной из актуальных задач лазерной
физики. Необходимость в последовательности большого числа пикосекундных импульсов возникает при
создании систем для кинетических исследований сложных органических молекул. В настоящее время обсуждается возможность применения последовательности световых пикосекундных импульсов в качестве
лазерного источника Томпсоновского генератора рентгеновского излучения [1].
Для генерации последовательности пикосекундных импульсов одинаковой амплитуды обычно используются импульсные твердотельные лазеры, стабилизированные внешней цепью отрицательной обратной
связи [2]. При увеличении усиления в генерации такого лазера, представляющего собой пример нелинейной
динамической системы с запаздыванием, наблюдается режим стабилизации излучения, возбуждение регулярных пульсаций и переход к хаотическому режиму [3]. Режим стабилизации достигается лишь в определенном диапазоне усиления. Настоящая работа посвящена изучению динамики генерации с целью определения условий устойчивого режима самопульсаций и получения большого числа микроцугов импульсов
пикосекундной длительности.
В экспериментах использовался Nd:YAG лазер с импульсной ламповой накачкой, управляемый цепью
отрицательной обратной связи. Схема установки приведена на рис. 1. Измерения показали, что максимальный период следования микроцугов без использования насыщающегося поглотителя составляет ~ 800 нс.
Минимальная длительность микроцуга составила 80 нс (примерно 8 пикосекундных импульсов). Общее
число микроцугов превышало 150 для длительности накачки 130 мкс. При использовании полимерного пассивного затвора на основе полиметинового красителя с начальным пропусканием 74 % (нормальное падение) подбором чувствительности в цепи отрицательной обратной связи были созданы условия для существенного насыщения поглотителя внутрирезонаторным излучением. В этом случае микроцуги формировались практически с самого начала генерации, имели характерный период 1300 нс, а длительность отдельных
ультракоротких импульсов не превышала 40 пс. Увеличение усиления и уменьшение чувствительности ООС
приводило к развитию хаотической динамики.
Рис. 1. Схема установки. 1 – активный элемент; 2, 3 – зеркала резонатора; 4 – кристалл DKDP; 5 – управляющая оптоэлектронная схема; 6 – многослойный поляризатор; 7 – призма; 8 – зеркальный телескоп 3:1; 9, 10, 11 – зеркала; 12 – диафрагма; 13 – полиметиновый
краситель; 14 – электронно-оптическая камера; 15, 16, 17 – осциллографы
Генерация микроцугов пикосекундных импульсов за счет проявления нелинейной динамики при использовании цепи внешней отрицательной обратной связи воспроизводима и носит регулярный характер. В
дальнейшем планируется увеличить их число до нескольких сотен за счет перехода к ламповой накачке с
миллисекундным временем разряда.
Авторы выражают благодарность Виноградову А.В., Петухову В.А. и Тункину В.Г. за полезные обсуждения. Работа выполнялась при частичной финансовой поддержке по Программе отделения физических
наук РАН “Лазерные системы” и гранта РФФИ (№ 05-02-17448 а).
Список литературы
1. Бессонов Е.Г., Виноградов А.В., Горбунков М.В. и др., УФН. 2003. 173. №8. С.899.
2. Горбунков М.В. , Коняшкин А.В. и др., Квантовая электроника. 2005. 35. №1. С.2.
3. Лойко Н.А., Самсон А.М., Квантовая электроника. 1994. 21. №8. С.713.