5.3.2. Экспериментальное исследование параметров импульсов лазеров с синхронной накачкой

Характерные свойства лазеров на красителях с синхронной накачкой, главным образом зависимость длительности импульсов и их интенсивности от расстройки резонатора, подробно исследовались экспериментально различными авторами (см., например, [5.16-5.18)]. На рис. 5.12, в качестве примера показан результат серии автокорреляционных измерений, проведенных Аусшнитом, Джейном и Херитейджем [5.18]. Измерения показывают зависимость длительности импульса лазера на родамине с синхронной накачкой от расстройки резонатора (Частота лазера перестраивалась двулучепреломляющей пластинкой.) Цифры справа показывают расстройку резонатора При слишком малой длине резонатора, как показывают нижние кривые, лазер генерирует широкий импульс со слабой модуляцией амплитуды. При удлинении резонатора формируется короткий основной импульс, за которым следует широкий импульс-сателлит. При дальнейшем увеличении длины резонатора интенсивность основного импульса нарастает, а длительность его уменьшается. Импульс-сателлит, напротив, расширяется, ослабевает и возникает с все большим запаздыванием. При относительной расстройке резонатора, равной 520 мкм, импульс-сателлит подавляется полностью. Дальнейшее

увеличение длины резонатора сопровождается ростом интенсивности импульса и его расширением. Интенсивность импульса достигает максимального значения при расстройке, равной 540 мкм, и начинает снижаться при дальнейшем удлинении резонатора. Импульс становится все шире, пока при расстройке 590 мкм появление «крыльев» на автокорреляционной кривой не укажет уже на наличие субструктуры импульса. Полное изменение длины резонатора составило 0,13 мм при абсолютном значении длины резонатора, равном

Рис. 5.12. Снятая автокорреляционным методом зависимость формы импульса лазера на красителе с синхронной накачкой от расстройки резонатора

Эти приведенные в [5.18] экспериментальные результаты хорошо согласуются с изложенной в разд.

5.2 теорией. При меньшей длине резонатора лазера имеет место режим генерации широких импульсов.

Этот режим с увеличением длины резонатора переходит в режим коротких двойных импульсов и наконец в стабильный моноимпульсный режим. При слишком большой длине резонатора имеет место нестационарный режим, который прежде всего проявляется в наличии у импульса субструктуры (см. разд.

5.2). Появление двойных импульсов при этом в соответствии с теорией в разд. 5.2 можно ожидать лишь при больших коэффициентах отражения и высоких энергиях импульсов, причем в некоторой части области синхронизации импульсы лазера на красителе должны генерироваться с опережением максимумов импульсов накачки Экспериментальные исследования зависимости длительности импульсов от расстройки резонатора можно найти и в других работах. Так, например, на рис. 5.13 представлены результаты, полученные Кулом, Ламбрихом и фон дер Линде [5.28] при исследовании временной структуры пикосекундных импульсов, генерируемых оксазиновым лазером, синхронно накачиваемым криптоновым лазером с активной синхронизацией мод. Как видно из рис. 5.13, наименьшая длительность импульса была получена в области расстроек в 2%, в то время как область синхронизации соответствовала расстройке резонатора мм. Применялся оптический фильтр с шириной спектра Гц. Сравнение с кривой У

на рис. 5.4, а позволяет установить качественное совпадение хода экспериментальной и теоретической кривых, отражающих наличие минимума длительности импульсов внутри области синхронизации.

Рис. 5.13. Экспериментальное исследование зависимости ширины импульса от расстройки резонатора

Рис. 5.14. Экспериментальное исследование зависимости ширины импульса от энергии накачки. (По

Расчет абсолютного значения минимальной длительности импульсов для указанной полуширины спектральной полосы пропускания оптического фильтра дает при и ширину области синхронизации мм. Более точное сравнение теории с экспериментом потребовало бы определения значения параметра накачки результаты экспериментальных исследований зависимости длительности импульсов от энергии накачки по данным работы [5.9] показаны на рис. 5.14. Уменьшение длительности импульсов с ростом энергии накачки соответствует расчетным результатам, показанным на рис. 5.5, а, б.

Рис. 5.15. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов по изменению временного сдвига между импульсами лазера накачки и лазера на красителе в зависимости от расстройки резонатора теоретические результаты по

Зависимость относительного расположения импульсов накачки и импульсов лазера на красителе от расстройки резонатора в соответствии с экспериментальными результатами Хорна и др. [5.26, 5.27] представлена на рис. 5.15. Авторы измеряли функцию корреляции импульсов накачки и лазера. Для этого исследовался сигнал на суммарной частоте получаемый в нелинейном оптическом кристалле. Так как длительность импульсов лазера на красителе мала по сравнению с длительностью импульсов накачки, то функция корреляции регистрирует форму импульсов накачки. Временной

сдвиг максимума при изменении расстройки резонатора является мерой изменения сдвига по времени между импульсами накачки и лазера на красителе. На рис. 5.15 представлен сдвиг между импульсами в зависимости от расстройки резонатора определенный по измерениям корреляционной функции для импульсов, и проведено сравнение с теоретическими результатами, полученными в разд. 5.2. Хорошее согласие теоретических и экспериментальных значений имеет место в диапазоне Можно предположить, что в диапазоне выше 0,8 возникновение импульсов-сателлитов является причиной того, что временной сдвиг кажется слишком малым.