Управление взаимодействием встречных ультракоротких импульсов света во вращающихся кольцевых лазерах на YAG: Nd3+ с помощью акустооптических обратных связей и невзаимных эффектов

• Автор: Парфенов, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Конкурентное взаимодействие встречных УКИ во вращающихся твердотельных кольцевых лазерах (ТКЛ) на УАС(13+ с волнами автоподсветки (ВА), создаваемыми с помощью оптических обратных связей (ОС).

§1.1. Ослабление конкуренции встречных УКИ во вращающихся ТКЛ с

помощью ВА (обзор теоретических и экспериментальных работ)

§1.2. Экспериментальная установка

§1.3. Взаимодействие встречных УКИ во вращающихся ТКЛ с ВА, создаваемыми с помощью внешних отражателей или квазирезонансной ОС 28 §1.3.1. Конкурентное взаимодействие встречных УКИ во вращающихся ТКЛ в режимах акустооптической синхронизации мод при отсутствии

§1.3.2. Конкурентные эффекты встречных УКИ во вращающихся ТКЛ

при встречном взаимодействии встречных волн и В А

§1.3.3. Конкурентные эффекты встречных УКИ во вращающихся ТКЛ

при попутном взаимодействии встречных волн и В А
§1.4. Взаимодействие встречных УКИ и автостабилизация двунаправленной генерации во вращающихся ТКЛ с ВА, создаваемой квазирезонансной акустооптической ОС
§1.5. Конкурентные эффекты встречных УКИ в ТКЛ с ВА, создаваемой
антирезонансной акустооптической ОС
Выводы к главе
ГЛАВА II. Невзаимные эффекты для встречных УКИ и динамика генерации вращающихся ТКЛ при резонансных и нерсзонансных периодических возмущениях:
§2.1. Конкурентное взаимодействие встречных УКИ во вращающихся ТКЛ при наличии невзаимных акустооптических эффектов в усло-

виях дифракции Брэгга на бегущей УЗ волне
§2.1.1 ТКЛ без дифракционной акустооптической ОС
§2.1.2 ТКЛ с дифракционной акустооптической ОС
§2.2. Невзаимные акустооптические эффекты для встречных УКИ при
дифракции Брэгга на стоячей ультразвуковой УЗ волне
§2.3. Взаимодействие встречных УКИ и автостабилизация двунаправленной генерации во вращающихся ТКЛ в режимах нестационарной СМ
Выводы к главе II
ГЛАВА III. Частотные характеристики (ЧХ) вращающихся ТКЛ с ВА при устранении конкуренции встречных УКИ с помощью дифракционных акустооптических ОС:
§3.1. ЧХ вращающихся ТКЛ с ВА, создаваемой квазирезонансной дифракционной акустооптической ОС
§3.2. ЧХ вращающихся ТКЛ с ВА и антирезонансной дифракционной
акустооптической ОС
§3.3. Эффект светоиндуцированной постоянной и знакопеременной оптической невзаимности и стабилизации режима биений в ТКЛ с В А
при нестационарной дифракционной акустооптической ОС
Выводы к главе III
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Список сокращений (ключевых слов)

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Во второй половине 20 века классическая оптика была дополнена, по меньшей мере, двумя новыми разделами, обусловленных созданием лазеров, - Нелинейной оптики и Оптики лазеров, что позволило перейти к изучению оптических явлений на качественно новом уровне, в частности, позволило изучать взаимодействие с веществом не только "обычных" световых волн, но и ультракоротких импульсов свеча (УКИ) внутри различных оптических резонаторов. Данная диссертация относится к разделу Оптика лазеров и посвящена изучению ряда невзаимных оптических эффектов для встречных УКИ - эффектов Саньяка и невзаимных фазовых и амплитудных акустооптических эффектов в особом случае - во вращающихся твёрдотельных кольцевых лазерах (ТКЛ) с однородно-уширенной линией усиления активной среды (АС) и медленным временем релаксации инверсной населённости. Такая постановка задачи была обусловлена рядом причин. Во-первых, сами ТКЛ являются уникальным инструментом для измерения невзаимных оптических эффектов и угловых скоростей вращения [1-10, 118]. Во-вторых, твердотельные АС (и, в первую очередь, YAG :Nd3+) по ряду своих лазерно-физических характеристик существенно превосходят газовые АС. Так, за счет большой ширины линии люминесценции и большого коэффициента усиления в ТКЛ на YAG : Nd3+, даже при малом периметре резонатора, возможно получение режима вынужденной синхронизации мод (СМ), в котором моды стабилизированы и эквидистантны, а встречные волны (ВВ) представляют собой периодические последовательности УКИ с длительностью много меньшей времени обхода светом резонатора [11-38]. Таким образом, благодаря режиму СМ удается существенно улучшить спектрально-временные характеристики излучения ТКЛ и более чем на порядок уменьшить связь ВВ за счет обратного рассеяния и область захвата их частот. В-третьих, как показали проведенные исследова-
волныуз = 0). При этом фазовая и амплитудная невзаимности встречных УКИ возникают за счёт разных временных сдвигов Л/+ = ±~(мф между прохождением встречными УКИ АОСМ и минимумом потерь на периоде модуляции, возникающих при отстройке частоты модуляции потерь от межмодовой частоты ТКЛ Д;/ = /и - с/ДI О (/+ -времена прохождения встречными УКИ центра АОСМ, /м - время, соответствующее минимуму потерь в АОСМ). При АЛз >0 такие различные временные сдвиги приводят к неодинаковым дифракционным потерям встречных УКИ на стоячей УЗ волне в АОСМ и, как следствие, к неодинаковым интенсивностям встречных УКИ в ТКЛ. Забегая вперед, отметим в этой связи, один весьма важный экспериментальный результат (см. гл. III, §3.1). А именно, при увеличении отстройки |Дд/|, приводящей, с одной стороны, к различным временных
сдвигам прохождения встречными УКИ АОСМ Д/+ Ф 0, а с другой, - к акустооптическим невзаимностям Д Фт уз * о и А 1стуз ф ® > изменяется не только разность амплитуд, но также связь и несущие оптические частоты встречных УКИ, что находит свое отражение в образовании особого семейства ЧХ вращающегося ТКЛ.
Заметим, что из-за совместного влияния на интенсивности встречных УКИ в покоящемся ТКЛ (0 = 0) при Д/+ ф 0, с одной стороны, фазовых, а
с другой - амплитудных невзаимностей, вызванных дифракционными акустооптическими эффектами, анализ их парциального воздействия на динамику генерации ТКЛ представляется затруднительным. Дело в том, что при сравнении амплитудных Д/|У), Д 1ст уз и фазовых АФВУЗ, АФСт уз невзаимностей на бегущей и стоячей УЗ волнах (§2.1, §2.2) выяснилось, что
величина
АФгт
СТ.УЗ
А°в = в0 - вв, при которой
при ДГ+ 0 максимальна при такой величине отстройки также м а кс и м а ль н а (в наших

Б.УЗ
экспериментах эта отстройка составляла Дд ~ +5'). Вместе с тем в отличие