Усиление и генерация когерентного излучения на основе модуляции света

• Автор: Путилин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Новый принцип усиления света
1.1. Введение
1.2. Известные механизмы усиления света
1.3. Механизм усиления света в опто-электронном усилителе
1.4. Теоретическое описание
Глава 2. Экспериментальная реализация оптоэлектронного усилителя света
2.1. Исследование характеристик опто-электронного усилителя
2.2. Обсуждение результатов
Глава 3. Генерация когерентного излучения на основе модуляции
3.1. Введение
3.2. Схема и теоретическое описание
3.3. Эксперимент: порог, модовая структура, КПД
Глава 4. Режимы работы и динамический хаос в оптоэлектронном генераторе
4.1. Введение
4.2. Режимы генерации опто-электронного генератора
4.3. Размерность наблюдаемого динамического хаоса
Глава 5. Преобразование мощности и частоты в оптоэлектронном генераторе
5.1. Введение
5.2. Стабилизация мощности излучения в ОЭГ
5.3. Стабилизация частоты излучения в ОЭГ
Заключение
Литература

Введение
Одной из задач современной квантовой электроники является создание устройств, расширяющих область применения лазерной техники. Научные и технические лаборатории по-прежнему нуждаются в лазерных источниках излучения с разнообразным набором свойств. Наряду с поиском новых лазерных сред остается актуальной задача улучшения характеристик излучения имеющихся лазеров. Данная работа посвящена созданию двух новых устройств квантовой электроники, предназначенных для преобразования когерентного лазерного излучения:
- опто-электронного усилителя и
- опто-электронного генератора на его основе.
Созданный нами опто-электронный усилитель когерентного излучения является устройством нового типа. В нем усиливаемый световой сигнал сначала преобразуется в радиочастотный сигнал, а затем с помощью модулятора света осуществляется обратное преобразование радиочастотного сигнала в свет. При этом на каждом этапе преобразования происходит сохранение фаз волн и поэтому выходная световая волна когерентна с входной. Предложенное устройство названо нами опто-электронным усилителем света на основе модуляции. Оно не имеет аналогов в современной лазерной технике. Идея этого усилителя зародилась в процессе проведения исследований так называемой опто-электронной петли (источник света с обратной связью) применяемой для стабилизации мощности излучения лазеров [1]. В первых экспериментах с опто-электронной петлей был обнаружен эффект усиления света с коэффициентом усиления 6,7 раза. Столь небольшое усиление было связанно с использованием электро-оптического модулятора света в качестве

основного элемента, требующего для своего управления напряжений в сотни вольт. Для развития эффекта была предложена схема оптического усилителя на основе акусто-оптического модулятора света. В результате управляющие напряжения снизились почти на два порядка, и стало возможным перейти от демонстрации эффекта в область возможных практических приложений. Таким образом, целью данного диссертационного исследования явилось осуществление нового принципа усиления света и выявление его основных закономерностей.
Второе из упомянутых устройств - опто-электронный генератор света - содержит опто-электронный усилитель в качестве ключевого элемента. Аналоги опто-электронного генератора света на основе модуляции известны в научной литературе, однако свойства таких генераторов как преобразователей когерентного лазерного излучения не изучены.
Чтобы установить место опто-электронного усилителя света среди других, упомянем наиболее распространенные типы усилителей:
- усилитель с инверсией рабочих уровней (на вынужденном испускании света),
- усилители на процессах вынужденного рассеяния: на вынужденном комбинационном рассеянии, на вынужденном рассеянии Манделынтама-Бриллюэна (ВРМБ),
- параметрический усилитель,
- фоторефрактивный усилитель,
- усилители на двух- и четырехволновом смешении, и так далее.
Перечисленные усилители, за исключением усилителя с инверсией рабочих уровней, требуют когерентной лазерной накачки. Поскольку для работы опто-электронного усилителя также

Частота, МГц
Рис. 7. Схема, поясняющая уровни наблюдаемых сигналов в канале регистрации выходного излучения (ФД2), подлежащих количественной обработке:
XI - уровень электронного шума в канале регистрации при отсутствии света;
Х2 - уровень шума при подаче гетеродинной волны в канал регистрации и при отсутствии света в опто-электронном усилителе;
ХЗ - уровень шума при включенном электронном усилителе, при
поданном свете на АОМ и при отсутствии света на ФД1;
Х4 - уровень шума при подаче гетеродинной волны на ФД1;
Х5 - уровень шума и сигнала при подаче оптического сигнала в оптоэлектронный усилитель.