Активная синхронизация мод и внутрирезонаторная генерация второй гармоники в импульсных неодимовых лазерах на стекле и иттрий-алюминиевом гранате

• Автор: Качинский, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 156 c. : ил

Глава I. Экспериментальное исследование активной синхронизации мод в импульсно-периодических НАГ: Ыс1-лазерах

§ І.І. Описание экспериментальной установки

§ 1.2. Методика определения параметров ВЧ

модуляторов

§ 1.3. Исследование характеристик УЖ, генерируемых

импульсно-периодическим ИАГ:Ыс1 -лазером с активной синхронизацией мод при быстром включении добротности
§ 1.4. Сокращение длительности УКИ в лазере со ступенчатым управлением добротностью резонатора

§ 1.5. Исследования ИАГ: N<3 -лазера с внутрирезонаторным

модулятором, управляемым смешанным напряжением при плавном включении добротности

§ 1.6. Генерация наносекундных импульсов в ИАГ:Ыс]

зере с шестиметровым резонатором при активной синхронизации мод

Глава II. Некоторые особенности генерации УЖ в лазерах на
неодимовом стекле с активной синхронизацией мод
§ 2.1. Генерация УЖ лазером на неодимовом стекле с активной синхронизацией мод при быстром включении добротности
§ 2.2. Измерение длительности УЖ лазера на стекле с неодимом методом светоиндуцированной распределенной обратной связи в растворах органических красителей и с помощью электроннооптической камеры
§ 2.3. Активная синхронизация мод в лазере на фосфатном стекле с Ист при короткоимпульсной накачке
§ 2.4. Качественный анализ эффективности процесса активной синхронизации мод в лазерах на
•—З*—
иттрий-алюминиевом гранате и на стекле сЫс! для генерации УКИ
Глава III. Внутрирезонаторная генерация второй гармоники в
импульсных неодимовых лазерах на стекле и иттрийалюминиевом гранате с активной синхронизацией

§ 3.1. Внутрирезонаторная генерация второй гармоники в лазере с активной синхронизацией мод в отсутствие обратной связи на удвоенной частоте. (Однопроходная ВРГВГ:теория и эксперимент)
§ 3.2. Внутрирезонаторная генерация второй гармоники в ИАГ: Ис1-лазере с обратной связью на удвоенной частоте: теория и эксперимент
Заключение
Литература

Одним из важных направлений современной квантовой электроники является получение ультракоротких импульсов (УКИ) света и разработка методик их применения в научных исследованиях и технических приложениях. Из-за высокой пиковой мощности и короткой длительности такие импульсы представляют большой интерес для решения задач нелинейной оптики, спектроскопии высокого временного разрешения, диагностики плазмы, фотохимии и биологии. Они необходимы также для построения систем кодовоимпульсной передачи информации в оптической связи, в быстродействующей вычислительной технике, для решения проблем управляемого термоядерного синтеза. Разнообразные применения УКИ в свою очередь предъявляют высокие требования к их энергетическим, временным, спектральным и пространственным характеристикам, предполагают использование УКИ с управляемыми, стабильными и воспроизводимыми параметрами.
Ультракороткие импульсы света генерируются лазерами при синхронизации аксиальных мод резонатора. Впервые идея о синхронизации мод была выдвинута и реализована в 1964 году [1.2]. Первые эксперименты проводились на газовых лазерах [I, 3-5]. Режим синхронизации мод в этих работах осуществлялся путем активной модуляции параметров резонатора (потерь, оптической длины) на частоте меж-модовых биений =с/2Ьр(С” - скорость света, Ьр - оптическая длина резонатора). Экспериментально вНе~Ме-лазере были получены непрерывные последовательности коротких импульсов с характерной длительностью ~ 600 пс и скважностью, равной времени полного обхода излучения по резонатору, что хорошо согласовывалось с развитыми теоретическими представлениями [2,6,7] . Первые эксперименты по активной синхронизации мод в импульсных твердотельных лазерах на рубине [8,9] и неодимовом стекле [ю] не дали ожидаемых резуль-

ношении модового состава генерируемого излучения. В то время как модулятор приводит к обогащению и фазировке спектра генерируемых мод за счет инжекции сигнала в боковые составляющие на частоте модуляции, активная среда сужает и дефазирует спектр из-за дисперсии и преимущественного усиления центральных мод. И если превышение усиления над потерями достаточно быстро достигает максимального значения и модулятор обладает невысокой эффективностью обогащения спектра, то вся запасенная энергия высвечивается в узкой спектральной линии генерации с небольшим числом сфазированных мод. Чтобы избежать этого необходимо искусственно затягивать время развития генерации, что практически реализуется в лазере со ступенчатым управлением добротностью резонатора [51,52]. Применение такого метода в ИАГ:^с1 -лазере [32,56] позволило генерировать импульсы с длительностью ~180-200 пс.
В нашей работе мы использовали метод ступенчатого включения добротности совместно с методом повышения сокращающего действия модулятора при отодвигании его от зеркала резонатора.
Оптическая схема экспериментальной установки была аналогична, приведенной на рис. 6 с тем отличием, что в резонатор лазера между активной средой 3 и диафрагмой 4 помещался дополнительный электрооптический затвор из ВКЕР, аналогичный представленному на рис. 2а. Модулятор отстоял на расстоянии 0,27 Ьр от глухого зеркала. Согласованная работа составных элементов и лазера в целом поясняется временными диаграммами, показанными на рис. 10. В момент времени , близкий к моменту достижения максимальной инверсии активного вещества, на ВЧ модулятор подавался радиоимпульс при наличии на нем напряжения смещения (Ці=Цо = Ц^./4 ) • За время
=0,7 мкс средние потери, вносимые модулятором уменьшались до минимального значения и реализовывалась стопроцентная модуляция потерь излучения на частоте 100 МГц. При наличии на затворе посто-