8. Преобразование лазерного пучка: распространение, усиление, преобразование частоты, сжатие импульса
8.1. Введение
Прежде чем использовать лазерный пучок для каких-либо целей, его, как правило, подвергают некоторому преобразованию. Наиболее общепринятым является такое преобразование пучка, когда его заставляют распространяться в свободном пространстве или пропускают через соответствующую оптическую систему. Поскольку при этом происходит изменение пространственного распределения пучка (например, пучок может быть сфокусирован или расширен), в дальнейшем будем называть такое преобразование пространственным. Второй способ преобразования, с которым также довольно часто приходится сталкиваться, имеет место, когда пучок пропускают через усилитель или через цепочку усилителей. При этом изменяется главным образом амплитуда пучка и поэтому такое преобразование будем называть амплитудным. Существует еще третий, менее тривиальный способ, когда изменяется длина волны пучка вследствие прохождения его через соответствующую нелинейную оптическую среду (преобразование длины волны или частоты). Наконец, с помощью подходящего оптического элемента можно изменять временные характеристики лазерного пучка. Например, с помощью электрооптического или акустооптического модулятора можно модулировать во времени амплитуду непрерывного лазерного пучка или с помощью систем сжатия, использующих нелинейные оптические элементы, можно значительно сократить длительность лазерного импульса. Этот четвертый и последний случай назовем временным преобразованием. Следует заметить, что во многих случаях все эти четыре типа преобразования оказываются взаимосвязанными. Например, амплитудное преобразование и преобразование длины волны нередко приводят к одновременным пространственным и временным преобразованиям.
В настоящей главе мы кратко рассмотрим четыре указанных выше преобразования лазерного пучка. В случае частотного преобразования из различных нелинейных оптических явлений, которые можно использовать [1] для достижения такого преобразования, мы рассмотрим здесь лишь параметрические эффекты. Фактически именно они лежат в основе некоторых наиболее
эффективных методов, используемых при разработке новых источников когерентного света. Временное преобразование мы рассмотрим лишь в связи со сжатием оптического импульса, а с амплитудной модуляцией читатель может познакомиться в соответствующей литературе [2]. Мы также исключаем из рассмотрения некоторые амплитудные и временные преобразования, являющиеся следствием нелинейных эффектов самофокусировки и фазовой самомодуляции [3], хотя, как следует заметить, они могут играть важную роль в ограничении, например, характеристик лазерных усилителей.
