Эффективные режимы генерации и усиления ультракоротких импульсов света в рубине и АИГ:Nd

• Автор: Варнавский, Олег Петрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 206 c. : ил

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ САМОСИНХРОНИЗАЦИЙ МОД В ИМПУЛЬСНЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРАХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОГЛОТИТЕЛЕЙ С МАЛЫМ НАЧАЛЬНЫМ ПРОПУСКАНИЕМ

§1.1. Общие принципы генерации УКИ

§ 1.2. Энергия в одиночном УКИ

§1.3. Воспроизводимость полной синхронизации мод

§ 1.4. Длительность УКИ

§1.5. Результаты численного расчета формирования УКИ

§1.6. Влияние сверхлшинесценции на параметры лазера

с плотным нелинейным поглотителем

Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРОВ НА РУБИНЕ

И (W-Hd С САМОСИНХРОНИЗАЦИЕЙ МОД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПЛОТНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОГЛОТИТЕЛЕЙ

§2.1. Резонатор твердотельного генератора УКИ при

большом коэффициенте усиления активной среды
§2.2. Лазер с самосинхронизацией мод на рубине при
100 К
§ 2.3. Лазер с самосинхронизацией мод на ЛЫГ-’Ш
при 100 К
§2.4. Эффективный задающий генератор УКИ на ШГ'-Ш
при комнатной температуре
§2.5. Лазер на рубине с самосинхронизацией мод с прогорающим зеркалом
§2.6. Самосинхронизация мод в лазерах на ЯИҐ
и рубине при использовании в качестве нелиней-

ных поглотителей щелочно-галоидных кристаллов
с центрами окраски
Глава III. ДВОЙНАЯ САМОСИНХРОНИЗАЦИЯ МОД В ЛАЗЕРЕ НА
РУБИНЕ
§3.1. Общие принципы двойной самосинхронизации мод
§3.2. Самосинхронизация мод в рубиновом лазере при
осуществлении генерации нелинейного поглотителя в коротком резонаторе
§3.3. Самосинхронизация мод в рубиновом лазере при наличии генерации нелинейного поглотителя в
резонаторе кратной длины
ГЛАВА ІУ. КОГЕРЕНТНОЕ УСИЛЕНИЕ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ
СВЕТА В РУБИНЕ И ШГ■ N4 ПРИ 100 К
§4.1. Когерентное взаимодействие излучения с веществом. Основные закономерности
§ 4.2. Особенности когерентного взаимодействия излучения с инвертированной средой
§ 4.3. Экспериментальная установка. Параметры используемых активных сред
§ 4.4. Изменение формы УКИ при когерентном усилении
§4.5. Спектральные и фазовые характеристики усиленных импульсов
§ 4.6. Обсуждение результатов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Важной задачей квантовой электроники является разработка эффективных методов получения мощных коротких и ультракоротких импульсов света. Решение этой задачи существенным образом зависит от понимания физической картины явлений, происходящих при взаимодействии мощного излучения с веществом, в частности процессов, происходящих при генерации и усилении световых импульсов. В большинстве случаев определящую роль при этом играют резонансные взаимодействия. Характер такого взаимодействия зависит не только от интенсивности (энергии) импульса, но и от соотношения длительности импульса и времени релаксации среды Т| и Т2. Т£ - это время релаксации населенности, ^ - время фазовой релаксации (время релаксации поляризации) [^1, 2^ .
Для большинства лазерных активных сред Т£, как правило, меньше длительности генерируемых или усиливаемых импульсов. Взаимодействие излучения с активной средой в этом случае носит некогерентный характер. При некогерентном усилении интенсивный импульс излучения может извлекать до половины запасенной на данном резонансном переходе энергии (насыщение усиления), выравнивая населенности верхнего и нижнего уровней перехода. Энергия импульса в этом случае растет линейно с расстоянием, а форма может искажаться в зависимости от начальных условий
случае поляризация среды не следит квазистационарно за полем, как в некогерентном случае, а определяется полем в предшествующие моменты времени. Это приводит к ряду необычных с точки зрения традиционной лазерной физики явлений: среда может усиливать или поглощать независимо от знака инверсии населенности; при
Иной характер носит взаимодействие при < Т£. В этом

усиление для слабого сигнала не превышает 100 ( Ы, = 4,6). Однако, в рубине при 100 К, как уже говорилось выше, удается реализовать коэффициент усиления на проход оС, - 5,5*6 [Зб[. По нашему мнению, такая возможность обусловлена двумя причинами. Во-первых, более слабой зависимостью от об, (26)
в случае трехуровневой схемы, по сравнению с 4? уровневой (27). Во-вторых, в упомянутых экспериментах с рубином [36,37] длительность импульса накачки Ти ^ 300 мкс была почти на порядок меньше времени релаксации населенности верхнего лазерного уровня Tj — 3 мс [98J без учета СЛ. Таким образом, дезактивацией этого уровня можно пренебрегать пока Тн-с 7?**, ("короткая” накачка). В этих условиях, пороговая энергия накачки W* слабо зависит от потерь в резонаторе (трехуровневая схема) и практически не зависит от величины Т1?ГР (и, следовательно, от •SfeJ ) до тех пор пока Ти<с , т.е.
вплоть до значений 5&J -1° (25).
Следует отметить, что и абсолютное значение интенсивности СЛ, согласно (22), при одинаковых геометрических факторах и oi, , в АЦГ'-Hä почти на порядок больше, чем в рубине, из-за меньшего значения Tj (Tj = 250 мкс для AUP-Nd [l20j и Tj
= 3 мс для рубина [98J ) или, соответственно, большей силы осциллятора перехода.
Таким образом, мы показали, что для рассматриваемых в данной работе лазеров с ССМ с плотными нелинейными поглотителями интенсивная сверхлюминесценция не только ограничивает запасенную в активной среде энергию, но и может препятствовать реализации режима генерации короткого цуга УКИ из-за невозможности использования достаточно плотных нелинейных поглотителей {AUPNd ). В силу этого обстоятельствами близких размерах