Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции Андрущак Е.А..doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
7.18 Mб
Скачать

3. Методы стабилизации частоты лазерного излучения.

Изменение оптического пути резонатора (от температуры, вибрации и т.д) приводят к изменению частоты: ,

Чтобы исключить факторы изменения длины резонатора, используются следующие методы:

1. Пассивные методы стабилизации:

-) абсолютно жесткий резонатор

-) использование материалов с низким коэффициентом температурного расширения (сетал - стекла, КТР 10-9)

2. Активные методы

3. Комплексные методы (активные и пассивные)

Активный метод заключается в том, что контролируется насколько процесс успел отойти от нормы и восстанавливается по обратному закону.

Активные метода предполагают активное воздействие на оптическую длину резонатора по результатам контроля.

Контролируется , при отклонении производится активное воздействие- подстройка резонатора.

Перемещается резонатор с помощью магнитострикции, с помощью пьезоэлектрического эффекта

Пьезоэффект

Магнитострикция

Для сравнения существует эталон. Для контроля ухода частоты необходимо иметь частотные реперы. (частотный эталон- провал Лэмба)

Провал Лэмба:

Наблюдается в зависимости мощности генерации одночастотного лазера от частоты.

(только для неоднородно уширенных контуров- газовые лазеры.)

Связан данный провал с тем, что в процессе перестройки частоты мода работает с разными группами атомов.

Лэмбовский провал строго привязан к центральной частоте лазерного перехода, на которую не воздействует ни температура, ни другие воздействия. (частотный репер)

\\----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Динамика генерации лазеров.

P(t) – поляризация активной среды

E(t) - поле (моды, сумма мод)

ΔN(t)- инверсия населенностей

Лазер – это сложная колебательно-волновая структура. В лазерной системе можно выделить 3 взаимосвязанных динамических переменных:

1. Поле

2. Поляризация активной среды

3. Инверсия населенностей.

Они описываются динамическими уравнениями (дифференциальные уравнения по времени)

=…, =…, =…

Колебательная система:

- свободные колебания, где - время релаксации (характеризует потери), - собственная частота осциллятора.

-вынужденные колебания, где -вынуждающая сила.

Три фундаментальных уравнения.

Феноменологически напишем динамических уравнения:

1. E(t) – поле в резонаторе.

E(t)= - сумма отдельных мод. Моды обладают свойством ортогональности. Рассматриваем амплитуду отдельной моды - :

Мода похожа на осциллятор

Где - частота моды (зависит от геометрии резонатора)

- время жизни фотона в резонатор

- часто поляризации, обусловленная модой m.

2. P(t) - поляризация.

Динамическое уравнение- уравнение типа осциллятора:

T2 – время поперечной релаксации

- собственная частота осциллятора (частота лазерного перехода)

- нормированная инверсия населенностей

р21 – матричный элемент дипольного момента

Если р21=0, то говорят, что переход запрещен- нет вынуждающей силы («раскачки» поляризации)