Исследование собственных типов колебания лазера в волноводном режиме генерации

• Автор: Макаров, Виктор Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 c. : ил

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТИПОВ КОЛЕБАНИИ В РЕЗОНАТОРАХ ВОЛНОВОДНЫХ ЛАЗЕРОВ.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
§ 1.1. Общая характеристика волноводного режима
генерации
§ 1.2. Результаты экспериментального исследования
газовых волноводных лазеров
§ 1.3. Влияние активной среды на структуру лазерных пучков
Глава II. ХАРАКТЕРИСТИКА АКТИВНОЙ СРЕДЫ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ
ВОЛНОВОДНЫХ ЛАЗЕРОВ
§ 2.1. Расчет неоднородности диэлектрической проницаемости газоразрядной плазмы
§ 2.2. Анализ механизма насыщения усиления
Глава III. ВЛИЯНИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ НА
СТРУКТУРУ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ
§ 3.1. Метод расчета. Уравнения для амплитуды и эйконала поля в неоднородной нелинейной среде
§ 3.2. Анализ структуры поля в сферических
резонаторах
§ 3.3. Пространственные и энергетические характеристики волноводного лазера с плоскопараллельным резонатором

§ 3.4. Расчет коэффициентов связи волновода с внешними
зеркалами
ГЛАВА 17. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ
ИЗМЕРЕНИЙ
§ 4.1. Схема и параметры экспериментального стенда
с А/е - //е лазером
§ 4.2. Схема и параметры экспериментального стенда
с СО2 - лазером
Глава V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАЦИИ. СОПОСТАВЛЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ДАННЫХ
§ 5.1. Эксперименты с Не - А/е лазером на длине
волны 3,39 мкм
§ 5.2. Эксперименты с С02 - лазером на длине водны
10,6 мкм
§ 5.3. Обсуждение результатов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы. В настоящее время в связи с широким внедрением лазеров в технику и научный эксперимент возросли требования к качеству их излучения. Одним из факторов, определяющих параметры лазерного излучения, является неоднородность оптических свойств активного вещества. Поэтому при разработке и конструировании лазеров, обладающих высокой направленностью и однородностью световых пучков необходим корректный учет влияния активной среды на пространственные характеристики генерируемых лазером типов колебаний (мод). В последнее время возросла актуальность исследований влияния активной среды на структуру излучения газовых лазеров. Это связано с тем, что большее распространение получают лазерные системы, работающие при высоких давлениях рабочего газа и имеющие значительный коэффициент усиления. Характерными представителями такого рода систем являются газоразрядные волноводные лазеры (ГВЛ), в которых газоразрядная трубка и активная среда выполняют роль волновода. В них автоматически исключается возможность контрагирования разряда, снимается ограничение на длину газоразрядного промежутка. Вследствие резкого уширения линий генерации и усиления конкуренции мод ГВЛ высокого давления широко используется как компактный перестраиваемый спектроскопический источник.
Одновременно с изучением практических аспектов использования ГВЛ постоянно ведутся теоретические и экспериментальные исследования с целью улучшения их энергетических, частотных и пространственных характеристик. Однако целый ряд физических процессов, связанных с волноводным режимом работы газовых лазеров, исследован еще недостаточно. В частности, мало изученным являются вопросы формирования собственных типов колебаний в волновод-

среды да рабочей частоте У от длотдости внутредней мощ-дости I воспользуемся выражением для абсолютной заселенности П- вращательного уровня j состояния / :

/1/ - [П; {//£) о/х (2.32)
а также известными соотношениями
р = 1А /п{ —ii.fi',,
А У < л у! л/ ) (2.зз)
К* 4 (п1 " ^ • <2-34>
Здесь */ = £ + Xj.fi X}'&&+*<«)
(для состояний 00*4 и 400 молекулы- С02 в виду отсутствия уровней с четным и нечетным значениями у соответственно в верхнем и нижнем колебательных СОСТОЯНИЯХ Х^- )
- статистические веса рабочих уровней, о - сечение индуцированных переходов. При этом мы не будем учитывать возможность образования "провалов" в неоднородно уширенных вращательных линиях и рассмотрим лишь случай быстрой кросс-релаксации. В частности, для С02 - лазера, работающего при давлениях ^>>10 тор, такое предположение вполне оправдано [124] . С помощью соотношений (2.26 - 2.28) и (2.32- 2.34) можно установить, что
Ц - -ут^- (2.35)
где к!о - ненасыщенный коэффициент усиления, ./о
параметр на-