Главная > Оптика > Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Использование отрицательной обратной связи для получения импульсов микросекундной длительности.

В качестве

модификации режима модуляции добротности резонатора лазера с импульсной накачкой отметим режимы генерации, в которых используется отрицательная обратная связь для управления длительностью и формой гигантского светового импульса. Отрицательная обратная связь оказывает тормозящее воздействие на развитие возникающего при включении добротности резонатора процесса индуцированного испускания. В результате процесс снятия инверсии в активной среде (а следовательно, и процесс формирования выходного импульса) протекает более длительное время. Длительность светового импульса удается увеличить при этом примерно на два порядка — вместо нескольких десятков наносекунд получают несколько микросекунд (при уменьшении энергии в импульсе в несколько раз).

Возможны разные способы реализации отрицательной обратной связи с целью увеличения длительности гигантского импульса [65]. При электрооптическом способе модуляция добротности осуществляется электрооптическим затвором, пропускание которого изменяется под воздействием как модулирующего напряжения, включающего затвор, так и сигнала обратной связи, пропорционального интенсивности излучения внутри резонатора. Когда затвор «открывается», начинает возрастать интенсивность выходного излучения. Соответственно начинает увеличиваться и интенсивность сигнала обратной связи, в результате чего пропускание затвора снижается, что и приводит к торможению процесса развития светового импульса. Длительность импульса увеличивается при возрастании чувствительности фотоприемника в цепи обратной связи (при возрастании отношения интенсивности сигнала обратной связи к интенсивности выходного излучения, попадающего на фотоприемник), а также при уменьшении скорости включения добротности.

Отрицательная обратная связь может осуществляться также при помощи нелинейных элементов, помещаемых в резонатор. Нелинейные потери в таких лазерах могут быть обусловлены различными нелинейно-оптическими явлениями: двухфотонным поглощением света, генерацией второй гармоники, вынужденным комбинационным рассеянием

света 165]. В качестве примера рассмотрим двухфотонное поглощение света в полупроводнике.

Предположим, что в резонатор помещена полупроводниковая пластинка, ширина запрещенной зоны которой удовлетворяет условию , где — частота рабочего перехода в активной среде. В случае, например, рубинового лазера указанное условие выполняется для CdS, а в случае неодимовых лазеров — для CdSe, GaAs. При помощи оптического затвора включим добротность резонатора и тем самым дадим начало росту интенсивности излучения, генерируемого в активном элементе. По мере роста интенсивности излучения будет расти вероятность двухфотонного поглощения этого излучения в полупроводниковой пластинке; иными словами, прозрачность пластинки для генерируемого излучения будет уменьшаться. Чем сильнее будет поглощаться свет в полупроводнике, тем сильнее будет затормаживаться нарастание плотности фотонов в резонаторе и, следовательно, тем сильнее будет замедляться увеличение вероятности индуцированных переходов. В результате процессы снятия инверсии в активной среде и формирования светового импульса растянуты во времени. Длительность генерируемого импульса возрастает при уменьшении скорости включения добротности и при увеличении энергии в импульсе накачки.

Отметим в заключение, что введение отрицательной обратной связи может способствовать стабилизации параметров лазера. Еще в 1962 г. электрооптическая обратная связь использовалась для сглаживания пичковой структуры излучения рубинового лазера [66]. Для этих же целей применяются нелинейные поглотители, потери в которых растут с увеличением интенсивности излучения (см., например, [67]). Исследования внутрирезонаторной генерации второй гармоники в лазерах на гранате с неодимом показывают, что введение отрицательной обратной связи за счет преобразования во вторую гармонику приводит к резкому уменьшению степени чувствительности выходного излучения к малой модуляции потерь; при этом может наблюдаться сглаживание фазочастотной характеристики лазера [68].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление