Естественная селекция продольных мод при пассивной модуляции добротности.

Рассматривая многомодовую модель лазера, можно показать [106, 110], что благодаря относительно большой длительности этапа линейного развития генерации в лазере с просветляющимся фильтром успевает проявиться сильная конкуренция между различными модами, вследствие чего одни моды затухают, тогда как другие, напротив, усиливаются и выходят на этап нелинейного развития генерации. Как показано в [110], относительное различие в величине добротности двух мод, равное всего может приводить при длительности линейного этапа не к тому, что указанные моды будут различаться по интенсивности на порядок к началу просветления фильтра. Таким образом, даже незначительное случайное различие в добротности может приводить к резкому усилению отдельных мод.

Рис. 3.47

Рис. 3.48

Проявляющаяся на этапе линейного развития генерации конкуренция между различными модами приводит к заметному уменьшению числа мод, сохраняющихся в поле излучения к началу просветления фильтра. Число сохраняющихся мод оказывается более чем на порядок меньше числа мод, имевшихся в момент начала генерации. В связи с этим говорят об эффекте естественной селекции продольных мод при пассивной модуляции добротности.

Указанный эффект проявляется в заметном сужении спектра генерации лазера (поскольку преимущественно сохраняются моды, находящиеся вблизи центра линии усиления). На рис. 3.48 представлена зависимость эффективной ширины спектра генерации от длительности этапа линейного развития генерации [6]. Чем больше длительность линейного этапа, тем сильнее проявляется эффект естественной селекции продольных мод, тем, следовательно, сильнее сужается спектр генерации. Именно поэтому спектр излучения лазера при пассивной модуляции добротности оказывается существенно более узким, чем при активной модуляции.