L_7
advertisement
Режимы генерации лазера Свободная генерация Классификация по временным характеристикам излучения лазера Непрерывный режим Импульсный режим Импульсно-периодический режим Накачка действует в течение ограниченного времени, выходная мощность представляет собой ограниченный во времени импульс Накачка действует в течение продолжительного времени, выходная мощность генерации стационарна во времени Накачка и выходная мощность представляют собой последовательность периодических импульсов Режимы генерации лазера Свободная генерация Классификация по спектральным характеристикам излучения лазера Одномодовый режим Многомодовый режим Пичковый режим генерации Мощность Время Режимы генерации лазера Свободная генерация Режим релаксационных колебаний: Режимы генерации лазера Свободная генерация Способы получения одномодового режима генерации Селекция поперечных мод Помещение диафрагмы внутрь резонатора Использование неустойчивых резонаторов Селекция продольных мод Уменьшение длины резонатора Использование эталона Фабри-Перо Использование кольцевого резонатора Режимы генерации лазера Свободная генерация Использование эталона Фабри-Перо для селекции продольных мод Частоты пропускания эталона Фабри-Перо: qc νq 2nd cos θ Режимы генерации лазера Свободная генерация Использование кольцевого резонатора для селекции продольных мод В кольцевом резонаторе имеется одна бегущая волна Модуляция добротности Динамика измерения потерь, инверсии населенностей и числа фотонов в резонаторе Время жизни верхнего лазерного уровня должно быть достаточно большим Условия для модуляции добротности Длительность импульса накачки должна быть меньше временем релаксации верхнего уровня Время переключения потерь должно быть меньше по сравнению со временем развития импульса Модуляция добротности Импульсно-периодический режим модуляции добротности Частота повторения импульсов в лазерах с модулированной добротностью может достигать десятков мегагерц Методы модуляции добротности Классификация методов модуляции добротности Активные методы Механическая модуляция Электрооптическая модуляция Акустооптическая модуляция Пассивные методы Насыщающийся поглотитель В активных методах модуляции добротности изменение уровня потерь обеспечивается посредством внешнего устройства, воздействующего на активную среду. В пассивном методе при включении лазер самостоятельно входит в режим модуляции добротности Механическая модуляция добротности Выходное излучение Зеркало 1 Активная среда Вращающаяся призма Модуляция добротности с помощью врвщения призмы Основное преимущество механического способа заключается в том, что подобные устройства являются простыми в конструктивном исполнении и легко изготавливаются для любой длины волны. Главный недостаток связан с тем, что скорости вращения зеркала или призмы ограничены, что приводит к возникновению многократных импульсов. Электрооптическая модуляция добротности Разность фаз между компонентами поля после прохождения ячейки Поккельса: 2π φ ( nx n y ) L λ В качестве двулучепреломляющих кристаллов используются, как правило, нелинейные кристаллы типа KDP, ниобата лития или теллурида кадмия, прозрачных в видимой, ближней и средней ИК областях спектра. Электрооптическая модуляция обеспечивает возможность быстрого переключения состояния ячейки Поккельса. С помощью этого метода удается получать наиболее короткие наносекундные импульсы излучения. Акустооптическая модуляция добротности Акустооптический модулятор - оптически прозрачная среду (кристалл), в которой посредством прикрепления к ней пьезокерамики возбуждается ультразвуковая акустическая волна В качестве акустооптических кристаллов используют, в основном, плавленый кварц для видимого диапазона и кристаллический германий для ИК диапазона. Преимущество акустооптической модуляции заключается в возможности работы с высокой частотой повторения импульсов - в килогерцовом диапазоне. Скорость переключения добротности небольшая. Этот метод используется, главным образом, в импульсно-периодических системах с непрерывной накачкой. Насыщающийся поглотитель Насыщающийся поглотитель – это двухуровневая система, поглощающая излучение на длине волны излучения лазера. При внесении поглотителя в резонатор потери увеличиваются за счет поглощения фотонов веществом поглотителя. Поэтому при действии накачки инверсия населенностей достигает больших значений. При этом увеличивается число спонтанно испускаемых фотонов. Часть этих фотонов, представляющая последовательность нерегулярных импульсов различной интенсивности (шум спонтанного излучения), распространяющаяся вдоль оси резонатора, в различные моменты времени достигает поглотителя. Из-за насыщения поглотитель начинает просветляться и часть импульса может пройти через него, достичь зеркала и пройти через поглотитель в обратном направлении. При прохождении через активную среду справа налево и обратно к этому импульсу добавится некоторое количество спонтанных фотонов. Поэтому, когда импульс вновь дойдет до поглотителя, то эффект просветления будет еще большим. Таким образом, этот импульс будет нарастать по интенсивности быстрее других, и конечном счете, в резонаторе останется один мощный импульс. Выходная мощность излучения будет представлять собой последовательность коротких импульсов, временное расстояние между которыми равно времени двойного прохода через резонатор: T=2L/c.
