Регулярная и хаотическая динамика лазеров с активной синхронизацией мод и в автономном режиме с управляемыми параметрами для оптической диагностики

• Автор: Акчурин, Александр Гарифович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ГЛАВА 1. ПРОЦЕСС РАЗРУШЕНИЯ РЕЖИМА ВЫНУЖДЕННОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ МОД В ТВЕРДОТЕЛЬНОМ ЛАЗЕРЕ И АНОМАЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ УРОВНЯ СПОНТАННОГО ШУМА НА ШИРИНУ ЗОНЫ СИНХРОНИЗАЦИИ

1.1. Введение

1.2.Синхронизация N связанных генераторов при параметрическом

воздействии внешней силы

1.3 Синхронизация в присутствии шума

1.4. Вынужденная синхронизации мод в твердотельном лазере

1.5. Формирование лазерного импульса

1.6. Сценарий разрушения режима синхронизации мод

1.7. Аномальное влияние уровня спонтанного шума на ширину зоны синхронизации

1.8. Сравнение с экспериментальными исследованиями

1.9.Вывод ы
ГЛАВА 2. СЦЕНАРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ХАОСА В ОДНОМОДОВЫХ ЧАСТОТНО-СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ И В МНОГОМОДОВЫХ ЛАЗЕРАХ, ГЕНЕРИРУЮЩИХ В АВТОНОМНОМ РЕЖИМЕ
2.1 Динамический хаос в одномодовых лазерах
2.2. Оптический хаос в одномодовом частотно-стабилизированном лазере...55 2.3.Особенности динамических режимов в частотно-стабилизированных лазерах

2.4. Аномальный сценарий возникновения динамического хаоса в многомодовом полупроводниковом лазере при изменении параметра неравновесности
2.5. Методика и результаты эксперимента
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. ФОТОХРОМНАЯ КОГЕРЕНТНАЯ СПЕКЛ-ДИАГНОСТИКА ОБЪЁМНЫХ РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД И ОПТИЧЕСКИХ СВЕТОВОДОВ ЛАЗЕРАМИ С УПРАВЛЯЕМОЙ ЧАСТОТОЙ И ВРЕМЕНЕМ КОГЕРЕНТНОСТИ
3.1. Экспериментальная установка для исследования динамики спеклов волноводных мод и объемных рассеивающих сред
3.2. Спекл-технологии определения дисперсии коротких световодов
3.3. Волноводная модель спекл- фотохромного эффекта в световоде
3.4. Когерентная поперечная динамика спеклов при зондировании стационарных объемных рассеивающих сред лазером с девиацией частоты
3.5. Определения модовой дисперсии оптических волноведущих систем с помощью полупроводниковых лазеров с управляемой временной когерентностью
3.6. Способ подавления лазерных спеклов в оптических мультимедийных дисплеях на основе сканирования частоты излучения лазеров
3.7. Лазерный ретинотомограф с девиацией частоты для диагностики глаукомы при наличии катаракты
3.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время ведущие лазерные и оптические центры Америки и Европы ведут интенсивные поиски и разработки по созданию новых типов оптических томографов для использования их в биомедицине, материаловедении и диагностике рассеивающих сред. Существуют два перспективных направления для их разработки: системы, использующие когерентные свойства излучения, и системы, использующие зондирование нано- и пикосекундными лазерными импульсами. Интерес к данным разработкам выражается в большом числе патентов (более 500 зарубежных патентов и 6 патентов РФ) [1, 2]. Кроме того, в связи с интенсивным развитием оптических информационных технологий необходима разработка лазерных методов диагностики таких параметров оптических волноводов, фотонно-кристаллических сред и волокон, как дисперсия, определяющая скорость передачи информации, и возможности применения таких сред, например, для компенсации дисперсии в волоконно-оптических линиях связи. Для этого необходимо измерение дисперсии в коротких образцах волокон или кристаллов. Традиционно для указанных целей используются твердотельные лазеры с активной синхронизацией мод, генерирующие ультракороткие оптические импульсы [3]. Твердотельные фемтосекундные лазеры с пассивной синхронизацией мод выпускаются различными лазерными фирмами в Швейцарии, Германии, США, России и других станах. В то же время пико- и наносекундные лазеры с активной синхронизацией мод являются достаточно сложными лазерными системами, оптимизация которых для прикладных целей требует значительных усилий. Уже первые попытки получения синхронных лазерных импульсов как на основе газоразрядных, так и твердотельных лазеров столкнулись с проблемой очень узкой зоны синхронизации, составляющей 10'4... 10‘6 от межмодовой частоты. Соответственно существуют жесткие требования на тепловой дрейф резонатора и на стабильность частоты радиочастотного генератора,

Реализующийся каскад бифуркаций удвоения периода наглядно представлен на рис.2.5, где показана так называемая бифуркационная диаграмма или бифуркационное дерево. Для его построения на компьютере последовательно задаются значения параметра с некоторым малым шагом; для каждого производится некоторое число итераций отображение до выхода на аттрактор, а затем получаемые при итерациях величины х откладываются на графике. На рисунке хорошо видны точки бифуркаций удвоений периода, где каждая ветвь дерева расщепляется на две. При достаточно больших к наблюдается хаос, соответствующие области выглядят как более или менее равномерно заполненные точками участки «кроны». Области хаоса чередуются с «окнами устойчивости» - узкими зонами по параметру, в
которых динамика становится периодической [10].

0.5 к кс
Рис.2.5. Бифуркационная диаграмма («бифуркационное дерево») для логистического отображения
Фейгенбаум заметил, что интервал по параметру между последовательными бифуркациями удвоения периода уменьшается с ростом
их номера так, что отношение к+~^к) стремится К
константе 5 = 4,669..., которую принято называть константой Фейгенбаума. Иными словами, последовательность значений кк сходится по закону