5.4.6. Разгрузка резонатора

Метод разгрузки резонатора позволяет вывести энергию, на­копленную в лазере, за время, равное времени полного прохода резонатора. Идею этого метода можно понять при помощи рис. 5.47. На этом рисунке изображен резонатор, составленный из зеркал с коэффициентом отражения 100 %, а выходной пучок выводится с помощью устройства специального типа. Коэффи­циент отражения R = R{t) этого устройства до определенного момента времени равен нулю, а затем резко возрастает до 100%. Таким образом, это устройство за два прохода выведет из резонатора (разгрузит резонатор) всю циркулирующую в ла­зере энергию. Впрочем, если коэффициент отражения R уст­ройства переключается на величину, меньшую чем 100%, то

о Следует заметить, что требование расположения модулятора у зер­кала резонатора не обязательно и используется автором для упрощения изложения. В действительности (предполагая модулятор тонким) устойчивой синхронизации мод можно добиться, располагая ячейку на расстоянии от зеркала, кратной длине резонатора L. При этом частота следования импуль­сов, если ячейка расположена на расстоянии L/2, £/3, и т. д. от одного из зеркал, будет равна соответственно c/L, 3c/2L и т. д. Это нетрудно понять, используя временное представление и полагая, что в каждый момент вре­мени, когда мы имеем минимум потерь, в модуляторе «встречаются» два распространяющихся в разные стороны импульса. Разумеется, потребуется изменение рабочей частоты активного модулятора, насыщающийся же погло­титель настраивается сам. Аналогичным образом рассчитывается и лазер с синхронной накачкой или насыщающимся усилением (см. обсуждение в связи с рис. 6.34). Наконец, заметим, что для лазера бегущей волны (см., например, рис. 5.11) положение поглотителя несущественно. - Прим. перев.

устройство разгрузки резонатора все равно будет функциониро­вать, выводя наружу долю R циркулирующей энергии, если ко­эффициент отражения переключается до его большого значения за время полного прохода резонатора, а затем возвращается к нулевому значению. Разгрузка резонатора является общим ме­тодом, который можно с успехом применять в лазере с синхро­низацией мод, непрерывном лазере и лазере с модулированной

Выходной пучок

_{Z А}

добротностью. В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением разгрузки резонатора в лазере с синхронизацией мод, поскольку

на практике это именно тот случай, когда наиболее час­то применяется разгрузка

резонатора.

_Ж.

/?=7

R-R{i) /?=/

Лазерный cmenwetf?.

Для импульсных лазеров с синхронизацией мод резо­натор обычно разгружают

а с раз-

Рис 5.47.

грузкой резонатора.

в тот момент времени, ко- гда им- _ м имума (см. рис. 5.46, а). При Этом из резонатора лазера выходит единственный мощный ультра- короткий импульс. Заметим, что если в высокоотражающем состоянии выходного устройства коэффициент отражения равен 100 % разгрузка резонатора достигается только переключением устройства в состояние с этим коэффициентом отражения. Дан- ный способ разгрузки резонатора часто осуществляется электро- оптическим модулятором на ячейке Поккельса, имеющим кон- фигурацию, аналогичную той, которая используется при модуля- ции добротности (рис."" 5.28). В конфигурации, показанной на рис. 5.28, а в момент времени, когда необходима разгрузка, к

ячейке Поккельса прикладывают импульс четвертьволнового на­пряжения и на выходе отбирается отраженный от поляризатора

_пучок.

^{В случае непрерывного лазера с модуляцией добротности}

метод разгрузки резонатора можно использовать периодически для получения цуга ультракоротких импульсов, частота следо­вания которых равна теперь частоте работы устройства раз­грузки, а не частоте повторения c/2L, устанавливаемой време­нем полного прохода резонатора. Если эта частота достаточно низка (100 кГц— 1 МГц), то соответствующий промежуток _Ме­жду двумя последовательными разгрузками резонатора (1­10 мкс) обеспечивает достаточное время для восстановления

^{синхронизации мод. Поэтому метод периодической разгрузки}

резонатора позволяет получить последовательность ультрако­ротких лазерных импульсов при намного более низкой частоте

повторения и, следовательно, значительно более высокой пико­вой мощности, чем те, которые получаются при обычной син­хронизации мод. Эти два свойства находят применение в неко­торых приложениях ультракоротких импульсов. Заметим, что если отражающая способность выходного устройства меньше 100 %, то оно должно включаться и выключаться таким обра­зом, чтобы время включенного состояния было равно времени полного прохода резонатора. Однако в этом случае в резонаторе