Высокостабильные многоканальные твердотельные лазеры

• Автор: Наний, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 284 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Режимы генерации твердотельных кольцевых лазеров

1.2. Многомодовые и многочастотные линейные твердотельные лазеры

1.3. Многоцветные лазеры и лазерные системы

Выводы к главе

2. МЕТОД ОБОБЩЕННЫХ МОД И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ АНАЛИЗА ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОКАНАЛЬНЫХ ЛАЗЕРОВ

2.1. Обобщенные моды кольцевых лазеров со связью ВВ через обратное рассеяние

2.2. Автомодуляционные и релаксационные колебания во вращающихся

2.3. Самосогласованный расчет ТКЛ с акусто-оптическими интерференционными элементами

2.4. Кольцевые лазеры с акустооптическими элементами и

самовозвращением дифрагированных лучей
Выводы к главе
3. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ГЕНЕРАЦИИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ЛАЗЕРОВ
3.1. Экспериментальные исследования акустооптических невзаимных эффектов
3.2. Теория акустооптического невзаимного эффекта
3.3. Влияние пространственно-временной и поляризационно-частотной развязки встречных волн на динамику генерации ТКЛ
3.4. Влияние динамических решеток в нелинейных элементах на выходные характеристики ПСБ
3.5. Оптически наведенный нелинейный невзаимный эффект
3.6. Многомодовые твердотельные кольцевые лазеры с внутрирезонаторной генерацией второй гармоники

3.7. Четырехчастотный режим генерации в TKJI с анизотропным
резонатором и ВРГВГ
Выводы к главе
4. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ КОЛЬЦЕВЫЕ ЧИП-ЛАЗЕРЫ
4.1. Конструкции кольцевых чип-лазеров
4.2. Одночастотные чип-лазеры
4.3. Автомодуляционный режим генерации чип-лазеров
4.4. Генерационные характеристики чип-лазера при температуре жидкого
азота
4.5. Твердотельные кольцевые лазеры на редкоземельных галлиевых
гранатах
Выводы к главе
5. МНОГОЧАСТОТНЫЕ И МНОГОМОДОВЫЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ЛАЗЕРЫ
5.1. Твердотельные лазеры с анизотропными резонаторами
5.2. Новые методы синхронизации мод твердотельных лазеров
5.3. Управление пространственными характеристиками излучения лазеров
Выводы к главе
6. ДВУХЦВЕТНЫЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ЛАЗЕРЫ И ЛАЗЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
6.1. Двухцветные твердотельные лазеры
6.2. Перестройка дины волны излучения твердотельных лазеров на новых активных средах
6.3. Повышение выходной мощности твердотельных лазеров с торцевой монохроматической накачкой
6.4. Семейство монолитных твердотельных лазеров с дискретной
перестройкой частоты
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

В настоящей диссертационной работе обобщены результаты экспериментальных и теоретических исследований твердотельных кольцевых лазеров, линейных многочастотных твердотельных лазеров, твердотельных лазеров с анизотропными резонаторами, многоволновых (многоцветных) твердотельных лазеров и лазерных систем, проведенных автором в 1980-1997 годах.
Отличительной чертой исследованных лазеров и лазерных систем является одновременное возбуждение в них нескольких относительно независимых типов колебаний, взаимодействующих между собой в активной среде. Все возможные независимые типы колебаний автором предложено называть каналами генерации, а лазеры с несколькими типами колебаний - многоканальными лазерами.
Как показали проведенные исследования все изученные типы лазеров и лазерных систем проявляют аналогию в динамике генерации и в спектрах низкочастотных шумов, к ним применимы сходные по физической природе методы стабилизации. Сходство физических явлений в исследованных лазерах послужило основанием для объединения их в один класс, названный многоканальными твердотельными лазерами. Отметим, что даже в лазерах, в которых осуществляется одноканальная генерация, наличие второго канала, порог генерации в котором не достигнут, сказывается на выходных характеристиках лазера.
Актуальность работы связана с возрастающей ролью оптических методов в информационных технологиях. Оптическая технология вплотную подошла к задаче практической реализации потенциальных преимуществ оптики в передаче информации, в задачах диагностики и измерения физических полей, в области обработки и хранения информации.
В течение довольно длительного времени исследования и разработки измерительных систем велись на основе газовых лазеров. В первую очередь следует отметить работы по лазерной гироскопии, которые привели к созданию оптических датчиков угловой скорости вращения с точностью измерения до 10'2 - 10~3 град/ч [1-5].
Использование двухчастотных, а в ряде случаев трехчастотных режимов генерации газовых лазеров позволяет существенно повысить чувствительность внут-рирезонаторных оптических методов регистрации слабых спектральных линий,

ном понимании. Поэтому инверсия населенности насыщается равномерно. При этом перекрытие между каналами максимально и частота противофазных колебаний стремится к нулю. При с=0 стоячие волны и узлы одной обобщенной моды совпадают с пучностями другой, следовательно перекрытие между каналами минимально, а отношение между частотами противофазных и синфазных колебаний равно 1 / л/2.
Рис.2.7. Зависимость отношения частоты противофазных релаксационных колебаний \>а к частоте синфазных колебаний от угла 9 поворота поляризации естественным оптическим вращателем при различных величинах разности набегов фаз б в двулучепреломляющей пластинке.
Рассмотрим модель кольцевого лазера с естественным оптическим вращателем и фазовой пластинкой. Такая модель кольцевого лазера является наиболее важной, т.к. к ней могут быть приведены различные более сложные комбинации естественных взаимных вращателей и фазовых пластинок. В пренебрежении действием амплитудно-анизотропных элементов и связью встречных волн через обратное рассеяние эта модель описывает кольцевые лазеры на УАОЛтсі3+ с неплоским резонатором.
Для расчета эллиптичности воспользуемся матрицей Джонса для бегущей
волны, записываемой в виде: М+
е15/2 совС е~і6/2 8ІП I
І8/2
вігі

е-і8/2 С08(
Собственные
: Х|2 = совО со85/2 ± л/- со820 8Іп2 5/2 - єіп2 0 . С учезначения этой матрицы
• о 21ш(х+)
том известного выражения для угла эллиптичности е: вт 2б = , где
5і5/2 СО8 0 - Х12 Є‘8/2 8ІП
1+ Х+
, можно найти коэффициент эллиптичности ^ = в.