5.3.4. Усиление

Для некоторых применений необходимы еще большие мощности, чем достигаемые с помощью селектора импульсов. Мощности порядка гигаватт нужны, например, для исследования нелинейных оптических эффектов высоких порядков, а также для эффективного преобразования частоты излучения (см. разд. 8.8). На рис. 5.17 показана схема усилительной лазерной установки, примененной Ротманом и др. для усиления импульсов, генерируемых лазерами на красителе с синхронной накачкой [5.30]. Усиление осуществляется в четырех расположенных последовательно кюветах с красителем, накачка которых производится второй гармоникой излучения лазера на с модуляцией добротности. При этом лазер на красителе не содержит селектора импульсов, а их селекция для снижения частоты следования осуществляется в процессе усиления, периодичность которого задается лазером на АИГ: Nd, работающим с тактовой частотой около 10 Гц. Длительность импульсов лазера на АИГ: Nd с модуляцией добротности равна примерно 10 не, что в зависимости от случайного соотношения фаз позволяет усиливать один или два импульса лазера на красителе без специальной синхронизации с аргоновым

лазером. При дополнительной синхронизации обоих лазеров накачки достигается усиление всегда только одного импульса, проходящего через усилитель в момент достижения максимума инверсии населенностей. Для накачки ступеней усилителя используется сравнительно большая энергия в импульсе второй гармоники излучения лазера на Для возможно более эффективного преобразования основного излучения во вторую гармонику используются два кристалла.

Рис. 5.17. Лазер на красителе с синхронной накачкой и последующим четырехступенчатым усилителем. (По [5.30].) 1 — лазер на красителе; 2 — аргоновый лазер; 3— лазер на АИГ : Nd; 4 — нелинейные кристаллы; 5 — цилиндрические линзы; 6 — первый усилитель; 7 — диафрагма; 8 — второй усилитель; 9 — третий усилитель; 10 — четвертый усилитель; 11 — насыщающиеся поглотители.

Излучение второй гармоники, полученное после прохода через первый кристалл, используется для накачки оконечных каскадов усилителя. Остальное излучение на длине волны 1,06 мкм после первого кристалла проходит через второй. Полученное таким путем излучение с длиной волны 0,53 мкм служит для накачки двух каскадов предварительного усиления. Для получения хорошей поперечной структуры пучка импульсов после первого каскада усиления с помощью диафрагмы осуществляется фильтрация пространственных частот. Для развязки усилительных каскадов применяются насыщающиеся поглотители. Это исключает самовозбуждение усилителей, которое возможно вследствие большого значения коэффициента усиления. Кроме того, насыщающиеся поглотители способствуют улучшению формы усиливаемых импульсов. Результирующий коэффициент усиления равен нескольким миллионам, что позволяет достичь гигаваттной импульсной мощности.