12. Твердотельные лазеры с модуляцией добротности оптического резонатора

В 1962 г. Мак-Кланг и Хелуорт [1] (рис. 12.1) предложили простой и очень интересный способ генерации гигантских импульсов света. В условиях свободной генерации рубиновый лазер испускает нерегулярную последовательность световых импульсов, полная длительность которой составляет от 100 до 1000 мкс в зависимости от параметров лампы накачки. Короткие линейные лампы-вспышки обеспечивают быструю накачку, длинные спиральные лампы с питанием от батареи конденсаторов емкостью около 1000 мкФ — медленную накачку.

В лазере Мак-Кланга и Хелуорта осуществлялось быстрое изменение (увеличение) добротности оптического резонатора в тот момент, когда инверсия населенностей в активном веществе была максимальной. Принцип действия системы состоит в следующем. Начальная добротность лазерного резонатора выбирается уменьшенной. В процессе мощной оптической накачки в рубине, как и в других активных средах, достигается высокая степень инверсии. Затем добротность резонатора резко увеличивается активным или пассивным способом. После увеличения добротности система находится в возбужденном состоянии, значительно превышающем пороговый Уровень. Запасенная в активном веществе энергия излучается в течение нескольких десятков наносекунд в виде светового импульса, мощность которого обычно составляет около мегаватта. В соответствии с классическими выражениями Эйнштейна (1.4) вероятность

Рис. 12.1. Д-р Р. Хелуорт. В настоящее время работает в исследовательских лабораториях фирмы «Хьюджес»; вместе с Мак-Клангом осуществил генерацию так называемых гигантских лазерных импульсов. Является также автором многих интересных работ в области комбинационного рассеяния света и нелинейной оптики,

вынужденного испускания прямо пропорциональна плотности излучения. Вследствие этого прирост мощности светового пучка достигает высоких значений всего лишь за несколько проходов пучка сквозь активное вещество, если оно находится в состоянии сильной инверсии. Обсудим теперь важнейшие способы модуляции добротности оптического резонатора лазера.