Макеты страниц
6.2.3. Эффекты когерентного перекрытия сталкивающихся импульсов при пассивной синхронизации мод6.2.3.1. Основные уравненияВ предшествующем рассмотрении мы не обращали внимания на особенности, которые могут быть вызваны размещением поглотителя вблизи зеркала с большим коэффициентом отражения. Ряд экспериментальных исследований показал, что расположение узкой кюветы с поглотителем в контакте с глухим зеркалом увеличивает стабильность генерации и способствует укорочению импульсов (см., например, [6.12]). Такое действие тонкого контактного поглотителя обусловлено тем, что падающий на зеркало и отраженный импульсы перекрываются в насыщающемся поглотителе, это позволяет достигать насыщения при меньших интенсивностях или энергиях импульсов и благоприятствует процессу синхронизации мод. Эффекты когерентного перекрытия двух импульсов могут быть использованы особенно эффективно, если такие встречные импульсы распространяются в кольцевом резонаторе и перекрываются в тонком поглотителе [6.6, 6.7, 6.33, 6.37-6.39]. Таким путем к настоящему времени были получены наиболее короткие импульсы длительностью около ние между поглотителем и усилителем составит
Подстановка (6.23) в уравнение (6.7) для плотности населенности
в то время как из волнового уравнения следует (см. разд. 1.3)
и
где были введены обозначения
Для упрощения решения уравнений (6.24) и (6.27) мы рассмотрим предельный случай малого поглощения и усиления, а также малой энергии импульсов (по сравнению с энергиями насыщения усилителя и поглотителя). Это значит, что приближенных результатов ограничена относительно малыми вариациями параметров лазера. Это следует из сравнения результатов, полученных в п. 6.2.1 и 6.2.2 с результатами работы [6.10]. Тем не менее для получения обозримых результатов мы ниже рассмотрим эффекты когерентного перекрытия в том же приближении; тщательно проверяя при сравнении с экспериментальными результатами корректность сделанных допущений. Случай моноимпульсного лазера с контактным поглотителем отличается при сделанных предположениях от случая кольцевого СРМ-лазера лишь тем, что коэффициент поглощения для слабого сигнала
где
где
есть коэффициент усиления для обоих импульсов на переднем фронте, а Как и в гл. 5, мы будем считать, что на излучение в резонаторе оказывают влияние частотно-селективные элементы (частотные фильтры). Роль такого частотного фильтра может играть дополнительный элемент (например, призма), помещаемый в резонатор для перестройки частоты излучения. Приближенно такой фильтр может представлять эффективное ограничение полосы усиления. Если ширина спектра импульса мала по сравнению с шириной полосы фильтра и частота излучения лазера
Ниже будет показано, что для генерации возможно более коротких импульсов в некоторых случаях целесообразно поместить в резонатор дополнительный оптический элемент (например, стеклянную пластинку), толщина которого выбрана такой, чтобы за счет дисперсии групповой скорости обеспечить максимальную компенсацию «чирпа». Подобная дисперсия вызывается и остальными оптическими элементами, суммарное действие которых необходимо учесть. Изменение амплитуды напряженности поля в линейном оптическом элементе с учетом дисперсии групповой скорости описывается уравнением (1.50) (при
где Используя условие самовоспроизводимости в стационарном режиме параметров импульса после каждого прохода
получим из (6.28) — (6.33) для амплитуды
можно теперь разделить действительную и мнимую части и получить следующую систему уравнений для фазы
где
|
1 |
Оглавление
|