Особенности работы излучателя импульсного твердотельного лазера

Различают два основных случая:

1.Случай: лазер генерирует излучение на одной моде.

В результате расчета N и F , выполненного для случая 3-х уровневого лазера на рубине, были получены зависимости изменения этих параметров во времени. Эти зависимости качественно имеют следующий вид, представленный на рис. .

I_л - зависимость интенсивности излучения импульсной лампы от времени.

N_кр - изменение инверсии населенности во времени.

F - изменение числа фотонов лазерного излучения во времени.

Рис.

Можно отметить следующие особенности представленных зависимостей:

1. Число фотонов F(t) излучения описывается регулярной во времени последовательностью пиков излучения длительностью ≈ 1 мкс , амплитуда которых постепенно уменьшается, а интервал между пучками равен нескольким микросекундам (≈ 10 мкс).

2. Инверсия населенности колеблется относительно стационарного значения.

3. Колебательный характер N(t) F(t) объясняется тем, что число фотонов изменяется не сразу, а с некоторой задержкой. (Задержка обусловлена тем, что для усиления потока фотонов при многократном прохождении через активную среду требуется определенное время). Вначале под воздействием излучения импульсной лампы происходит нарастание инверсии населенностей. При этом максимальное значение N соответствует началу пичка излучения. Затем вслед высокой скорости вынужденного излучения N быстро уменьшается . Причем амплитудное значение F (пичка) достигается при максимальной скорости уменьшении инверсии. А минимальное значение инверсии соответствует прекращению излучения и окончанию пичка излучения. После этого под воздействием продолжающегося излучения лампы инверсия вновь нарастает и описанный процесс повторяется. В результате появляется второй пичок излучения и т.д.

2.Случай : многомодовый режим излучения.

На практике чаще наблюдается многомодовый режим излучения. Это обусловлено тем, что ширина спектра лазерного излучения бывает больше, чем разности частот между поперечными модами.

В этом случае временная зависимость выходного излучения получается более сложной. При этом выходное излучение представляет собой последовательность нерегулярных во времени импульсов со случайными амплитудами. Эти импульсы накладываются друг на друга и сливаются друг с другом. (см. осциллограммы излучения в лабораторной работе).

На практике применяются другие режимы работы импульсных лазеров:

- Режимы модулированной добротности – служит для получения излучения виде одиночного пичка малой длительности и большой мощности.

- Режим синхронизации мод – служит для генерации лазерных импульсов сверх короткой длительности (до нескольких пикосекунды) и очень высокой мощности (несколько ГВТ).