6.3.4. Сталкивающиеся импульсы

На оптимальность условия насыщения узкого поглотителя при перекрытии в нем двух сталкивающихся импульсов указывалось уже несколько раз. Однако до сих пор рассматривался лишь случай, при котором в резонаторе существует лишь один импульс, перекрывающийся в поглотителе сам с собой, если поглотитель находится в непосредственном оптическом контакте -с одним из крайних зеркал резонатора. В еще большей степени этот эффект может быть использован при движении в резонаторе навстречу друг другу двух импульсов, максимально перекрывающихся в поглотителе, причем оптический путь импульсов в поглотителе мал или сравним с их шириной.

Эти условия в лазере с кольцевым резонатором, показанном схематически на рис. 6.15, а, были реализованы Форком, Грином и Шенком [6.6, 6.32]. В качестве усилителя использовался родамин а в качестве поглотителя — DODCI, растворенный в этиленгликоле. Для создания возможно более узкого поглотителя применялось сопло специальной формы, создававшее струю, толщина которой в месте прохождения светового пучка составляла примерно 10 мкм. Усилитель накачивался аргоновым лазером непрерывного действия, обеспечивавшим мощность накачки от 3 до на длине волны 5145 А, коэффициент малосигнальных потерь в поглотителе составлял 20%, а коэффициент пропускания выходного зеркала — При помощи этой установки были получены лазерные импульсы длительностью от 65 до со спектральной шириной

Импульсы такой же длительности получил Дитель [6.7], использовавший аналогичный лазер с кольцевым резонатором, который накачивался аргоновым лазером ILA120, обеспечивавшим мощность накачки около 1 Вт. В этой работе сравнивались

Рис. 6.15. (см. скан) Устройство резонатора кольцевого лазера для режима синхронизации мод со встречными импульсами без компенсации «чирпа» (а) по [6.6] и с компенсацией «чирпа» призмой (б). (По [6.38].)

параметры импульсов, генерируемых лазером с кольцевым резонатором и аналогичным по накачке, поглотителю, усилителю и потерям на излучение лазером с резонатором Фабри—Перо. Импульсы, генерируемые кольцевым лазером, оказались примерно в четыре раза короче.

Рассматриваемый здесь метод имеет по сравнению с методом контактного поглотителя некоторые преимущества. Во-первых, отпадают тяжелые технические проблемы изготовления оптического контакта зеркала с поглотителем. Во-вторых, импульсы лучше перекрываются в поглотителе. Их точную синхронизацию регулирует сама система, так как условия генерации при точном перекрытии сталкивающихся импульсов в поглотителе являются оптимальными.

Теория такого СРМ-лазера была подробно изложена в п. 6.2.3. При этом было установлено, что в случае отстройки частоты излучения лазера от центра линии поглощения или усиления в импульсе возникает «чирп». Этот «чирп» был измерен Дителем, Дёпелем, Кюльке, Рудольфом и Вильгельми [6.21] и скомпенсирован вне резонатора. Благоприятные условия генерации, позволяющие получить еще более короткие импульсы, создаются, как показывают расчеты, при компенсации «чирпа» дисперсионным оптическим элементом внутри резонатора. Как и в работе [6.21], Дитель и сотр. использовали конструкцию резонатора, в которую в отличие от представленной на рис. 6.15, а были введены, как показано на рис. 6.15,б, компенсирующие «чирп» дисперсионные элементы. При этом эффект угловой дисперсии на призме снижается зеркалом или частично компенсируется второй призмой, чем обеспечивается относительно малое ограничение полосы пассивного резонатора. Применение такой конструкции резонатора позволило Дителю, Дилсу и Фонтэйну [6.38] получить импульсы длительностью Исходная длина волны излучения лазера определялась концентрацией поглощающего красителя.

Для каждого значения длины волны длительность импульсов может плавно меняться за счет перемещения призмы, что. вызывает изменение оптического пути, проходимого импульсом внутри стекла. Как видно из рис. 6.16, для каждой длины волны при определенном значении длины пути в стекле обеспечивается полная компенсация «чирпа» и длительности импульсов минимальны. Оптическая длина пути, соответствующая минимальной длительности импульсов, меняется в зависимости от концентрации поглотителя и в свою очередь обеспечивает минимальную длительность импульсов при определенной концентрации или соответствующей длине волны излучения лазера. Наиболее короткие импульсы длительностью менее были при этом получены в диапазоне длин волн от 605 до 620 нм, причем минимум длительности импульсов достигался при 617 нм. Основные экспериментальные результаты могут быть описаны в рамках теории, изложенной в

Режим сталкивающихся импульсов может быть также получен в линейном резонаторе при замене одного из зеркал анти-резонансным кольцом (рис. 6.17), в котором находится поглотитель. Такое устройство впервые применялось Сигманом [6.42г 6.43] для реализации СРМ-режима в лазере на АИГ: Nd. Диле и сотр. [6.44] использовали этот принцип в лазере на красителе с синхронизацией мод, что позволило обеспечить по сравнению с кольцевыми устройствами компактность и простоту юстировки.

Режим сталкивающихся импульсов может быть осуществлен в установке с линейным резонатором и без такого кольца.

(кликните для просмотра скана)

В этом случае длина резонатора должна равняться кратному числу расстояний от поглотителя до крайнего зеркала. При этом в резонаторе распространяется импульсов [6.6].

Импульсы минимальной длительности (к настоящему времени вплоть до можно получить, как указывалось выше, путем последующей компрессии.