7.3.5. Роль эффективных сечений поглотителя и усилителя

Влияние снятия усиления на процесс развития ультракоротких импульсов определяется главным образом отношением эффективных сечений усилителя и поглотителя Согласно теории, изложенной в п. 7.2.3.2, при слишком малом значении этого отношения велика вероятность установления режима двойных импульсов и мала вероятность срыва режима формирования импульсов, так как в этом случае снятие усиления не играет роли. Напротив, при слишком большом значении этого отношения сильно повышается вероятность того, что ни один импульс не превысит критический уровень интенсивности Это значит, что все импульсы будут снова подавлены и в системе сохранится режим свободной генерации.

Влияние эффективных сечений на процесс развития ультракоротких импульсов в лазере на АИГ: Nd экспериментально изучалось в работах [7.33, 7.30]. Так как изменять действующие сечения поглотителя и усилителя трудно, то при помощи телескопа варьировалось отношение геометрических поперечных сечений поглотителя и усилителя, что дает тот же эффект, так как синхронизация модзависитот параметра

Телескоп позволял устанавливать следующие соотношения сечений пучков: 4:1, 2:1, 1:1. Развитие импульсов при этом снова изучалось при помощи скоростного фоторегистратора.

При соотношении сечений, равном режим генерации ультракоротких импульсов не устанавливался даже при высокой энергии накачки, а имел место режим свободно осциллирующих флуктуаций интенсивности. Число флуктуаций росло с увеличением энергии накачки. Таким образом, в этом случае увеличение эффективного сечения усилителя задает столь высокий критический уровень интенсивности что с высокой степенью вероятности ни один из флуктуационных выбросов не может превысить этот уровень.

При соотношении сечений пучков в лазере генерировался цуг ультракоротких импульсов, однако при этом основной импульс сопровождался сателлитом, интенсивность которого составляла более одного процента от интенсивности основного импульса. Несмотря на то что энергия накачки контролировалась с точностью более второй порог здесь обнаружен не был. Согласно теории, данной в п. 7.2.3.2, при естественном соотношении сечений такой результат объясняется тем, что в этом случае роль процесса снятия усиления слишком мала. Критический уровень интенсивности теперь настолько мал, что уже

при незначительном превышении энергией накачки первого порога вероятность того, что пик импульса превысит этот уровень, близка к единице. С другой стороны, уменьшается также селективное действие, обусловленное снятием усиления, что повышает вероятность образования двойных импульсов.

Наконец, при соотношении сечений пучков наблюдались лишь сателлиты очень малой интенсивности. Удалось четко разделить два порога. Очевидно, что в этом случае влияние насыщения усиления обеспечивает более благоприятный режим, отличающийся малыми вероятностями срыва режима формирования импульсов и установления режима двойных импульсов. Таким образом, экспериментально были показаны сильная зависимость синхронизации мод от отношения действующих сечений активной среды и поглотителя, а также благоприятная роль насыщения усилителя при селекции основного импульса. При этом оказалось, что режим, при котором разность между двумя порогами по интенсивности максимальна, оптимален с точки зрения повторяемости формы пикосекундных импульсов и обеспечения высокого контраста. Этот режим может быть реализован лишь в том случае, когда потери для моды существенно ниже потерь для поперечных мод более высокого порядка.