Глава 3. ДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ В ЛАЗЕРЕ

По мере развития лазерной техники все большее значение приобретают исследования динамики процессов, определяющих физическую картину работы лазера в различных режимах. Это связано прежде всего с необходимостью создания лазеров с заданными значениями параметров излучения — энергии в импульсе, длительности импульса, средней и пиковой мощности, частоты следования импульсов и т. п. Большое практическое значение имеет задача создания лазеров с экстремальными характеристиками, в частности задача создания сверхмощных лазеров. Весьма важно обеспечение устойчивости и стабильности различных режимов генерации, хорошей воспроизводимости параметров излучения от импульса к импульсу. Исследования динамики процессов в лазерах являются основой для решения практически важной проблемы управления параметрами лазерного излучения. Заметим также, что эти исследования органически связаны с изучением реальной пространственно-временной структуры излучения, генерируемого лазерами, что крайне важно для интерпретации нелинейно-оптических явлений, включая явления, на основе которых работают параметрические генераторы света, генераторы оптических гармоник, комбинационные лазеры.

Существующие лазеры позволяют получать световые импульсы различной длительности — миллисекундные, микросекундные, наяосекундные, пикосекундные. Реализованы режимы генерации как одиночных импульсов, так и их

последовательностей, характеризующихся разными частотами следования импульсов (в диапазоне примерно до 10 МГц, а в режиме синхронизации мод — до нескольких гигагерц). Значения пиковой мощности генерируемых импульсов занимают широкий диапазон — до и выше.

Имцульсы лазерного излучения находят широкое применение в разнообразных технологических процессах, связанных с обработкой материалов, в световой локации и связи, измерительной технике, системах обработки информации, различных физических, химических и биологических исследованиях, медицине и т. д. Заметим, что уменьшение длительности лазерных импульсов и увеличение крутизны их фронта необходимо, например, для высокотемпературного нагрева плазмы (проблема управляемого термоядерного синтеза); увеличение крутизны спада коротких световых импульсов требуется для исследования релаксационных процессов, а также для решения задач современной измерительной техники. Для ряда технологических задач, в голографии, для накачки параметрических генераторов света может потребоваться, напротив, относительное увеличение длительности лазерных импульсов.

Одно из первых систематических описаний нестационарных режимов лазерной генерации дано в [1]; см, также 2—6].