Управление динамикой излучения двунаправленного твердотельного кольцевого лазера

• Автор: Чекина, Светлана Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Кольцевой твердотельный лазер
1.2. Система уравнений полуклассической теории ТКЛ 1
1.3. Режимы генерации твердотельного кольцевого лазера
1.4. Автомодуляционный режим первого рода
1.5. Режимы динамического хаоса в твердотельных лазерах
ГЛАВА 2. ФАЗОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОДУЛЯЦИОННОГО РЕЖИМА ПЕРВОГО РОДА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Экспериментальные результаты
2.3. Обработка экспериментальных данных
2.4. Сравнение экспериментальных и теоретических результатов
2.5. Обсуждение полученных результатов
2.6. Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. ФАЗОВАЯ ДИНАМИКА ИЗЛУЧЕНИЯ В ХАОТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ
ГЕНЕРАЦИИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ЛАЗЕРОВ
3.1. Регистрация фазовой динамики в режиме динамического хаоса
3.2. Фазовая динамика в режиме синхронного хаоса
3.3. Фазовая динамика синхронного хаоса (численное моделирование)
3.4. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов
3.5. Выводы к главе 3

ГЛАВА 4. ПОДАВЛЕНИЕ ХАОТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ТВЕРДОТЕЛЬНОМ
КОЛЬЦЕВОМ ЛАЗЕРЕ С ПОМОЩЬЮ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
4.1. Экспериментальные данные
4.2. Результаты численного анализа
4.3. Выводы к главе 4
ПРИЛОЖЕНИЕ. ИССЛЕДОВАНИЯ ЛАЗЕРА НА МАГНИТОАКТИВНОМ КРИСТАЛЛЕ Ві4ОезОі2:Ш3+
П.1. Свойства кристалла N<1:300
П.2. Экспериментальная установка
П.З. Результаты экспериментальных исследований
П.4. Выводы к приложению
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы Успехи в разработке и создании твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой, достигнутые за последние годы, значительно повышают интерес к таким лазерам в связи с возможностями существенного улучшения их стабильности и снижения технических флуктуаций. Это открывает новые возможности для изучения нелинейной динамики самих лазеров. Особенно интересным представляется изучение сложной нелинейной динамики твердотельных кольцевых лазеров.
Твердотельные кольцевые лазеры, будучи сложными нелинейными системами, являются удобными объектами для исследований общих закономерностей нелинейной динамики. Изучение нелинейного взаимодействия встречных волн в активной среде играет значительную роль в развитии наших представлений о фундаментальных свойствах вещества.
В твердотельном кольцевом лазере в каждом из встречных направлений излучение характеризуется сложной нелинейной динамикой. В автономных кольцевых лазерах возможно возникновение самых разнообразных режимов генерации: режима бегущей волны, автомодуляционных режимов первого и второго рода, режима стоячей волны и различных нестационарных режимов. С практической точки зрения наиболее важными из них являются режим однонаправленной генерации и двунаправленные автомодуляционные режимы генерации встречных волн.
Наиболее исследованным в настоящее время является режим однонаправленной генерации (режим бегущей волны). Режимы двунаправленной генерации исследованы значительно меньше (может быть только за исключением режима автомодуляционных колебаний первого рода). В подавляющем большинстве работ, посвященных особенностям излучения двунаправленных режимов, исследовались только зависимости частот и амплитуд автомодуляционных колебаний от различных параметров лазера

Примером связанных систем в лазерной физике являются связанные лазеры и, в частности, двунаправленные кольцевые твердотельные лазеры. Однако между ними имеются и существенные различия. Следует отметить, что связанные лазеры и двунаправленный твердотельный кольцевой лазер не являются полностью эквивалентными системами. Принципиальным отличием кольцевых лазеров является взаимная связь встречных волн. В двунаправленных кольцевых лазерах большую роль в динамике излучения играют и различные невзаимные эффекты, отсутствующие в связанных лазерах. Как правило, для связанных лазеров существует практически неустранимая неидентичность лазерных параметров, включая их частоты генерации.
Системы, состоящие даже из небольшого числа связанных лазеров, имеют сложную динамику излучения и могут быть синхронизованы с использованием внешней модуляции потерь или накачки. В лазерной физике подобные вопросы обсуждались в [125-129] с рассмотрением условий существования синхронного хаоса в системе двух связанных лазеров.
Как правило, для синхронизации нескольких лазеров используют следующие приемы: принудительная синхронизация [119, 130], в которой используется только однонаправленная связь; синхронизация, основанная на внутренней связи, осуществимая только для взаимносвязанных осцилляторов [125, 131]; синхронизация, основанная на обобщенной функциональной зависимости между двумя различными переменными [132].
Метод принудительной синхронизации основан на том, что систему можно физически разделит на две - возбуждающую подсистему и систему отклика. Система отклика и отличная от нее некая почти эквивалентная ей новая система отклика могут быть синхронизированы при помощи сигнала, поступающего от подсистемы возбуждения. Для синхронизации необходимо, чтобы все показатели Ляпунова для систем отклика были отрицательными [130]. Для практических целей используется так называемый метод непрерывного контроля, когда разность сигналов системы отклика и новой системы