Использование затворов Покельса и Керра для создания режима модулированной добротности в лазерном резонаторе
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
колько велики потери P в системе, получившей энергию W: Q ~ W/P
Добротность оптических резонаторов очень велика - до 10^7. Это означает, что при каждом отражении от зеркал светового импульса, возникшего в резонаторе, теряется одна десятимиллионная часть его энергии (для сравнения - добротность колебательного радиоконтура не превышает 10). [10]
Разрез резонатора Фабри - Перо с зеркалами бесконечной протяженности[11]
Но если во время поступления энергии в среду - работа системы накачки - одно зеркало перекрыть затвором, добротность резонатора упадет до нуля, и энергия станет накапливаться в активной среде. Когда её количество приближается к максимально возможной величине, затвор очень быстро открывается, и вся запасенная энергия высвобождается в виде короткого и мощного импульса излучёния. Такие импульсы получили название гигантских, а способ их получения - режим модуляции добротности. [10]
. Использование оптических затворов на эффекте Покельса и Керра для создания режима модулированной добротности в лазерных резонаторах
Активная модуляция добротности, то есть управляемая, генерация гигантского импульса осуществляется с помощью электрооптических модуляторов. Для этих целей применяют как ячейки Керра, так и ячейки Поккельса. Чаще все же последние, так как они требуют значительно более низких управляющих напряжений. [3]
Между поляроидами П1 и П2, главные плоскости которых взаимно перпендикулярны, помещается ячейка Поккельса или Керра. Направление электрического поля в ячейке составляет угол ?/4 с главными плоскостями П1 и П2 (рис, б). Величина напряжённости электрического поля подбирается такой, чтобы на длине ячейки набиралась оптическая разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами, равная ?/2. Тогда при приложении к ячейке электрического поля плоскость колебаний падающего на неё луча света повернётся на ?/2 и вышедший из ячейки луч пройдет через поляроид П2. В отсутствии электрического поля затвор закрыт - свет через него не проходит. [1]
При закрытом затворе генерация невозможна, и энергия накапливается в резонаторе в виде нарастающего количества возбуждённых атомов. Если затем быстро открыть затвор, то вся запасённая энергия возбуждения, или большая её часть высвечивается в виде короткого светового импульса. Длительность такого лазерного импульса определяется или скоростью открывания затвора или, если эта скорость достаточно велика, временем установления электромагнитного поля в резонаторе. [12]
Режим модулированной добротности осуществляется следующим образом: по достижении максимальной инверсии добротность резонатора быстро увеличивается, потери уменьшаются и начинает развиваться генерация, проходя сперва линейный этап развития из спонтанного излучения, а затем быстрый нелинейный этап, за время которого запасенная в рабочем веществе энергия выплескивается в виде короткого (на практике до 3-10 нс) и мощного импульса.
Типичные значения достигаемых мощностей соответствуют 10^7 - 10^8 Вт, рекордные - 10^13-10^15 Вт. Например, для рубинового лазера, дающего в режиме свободных колебаний Р = 10^3 Вт, в режиме модулированной добротности P = 10^8 Вт, то есть возрастает на 5 порядков. [3]
Максимальная частота модуляции сигнала при помощи ячейки Поккельса порядка 1013 Гц, что позволяет реализовать огромную плотность передачи информации. [12]
Список литературы
1.
.
3.
.
5.
6.
.
. Физический энциклопедический словарь ОПТИЧЕСКИЙ ЗАТВОР Москва, Просвещение, 1998 г.
9.
10.
.
12.