3EpKpj7i? с „высокой

Вгг+сдксе -J •зеркало

_ч7

С ю

I V/ ospxcuw Сатрираше rtrtacmuxxti

I u7j9 перестройки ч&стоты

Актиетт^ кристалл Входное высоко заражающее ттщинои 7,72 мм зеркало при ~X*ZJ .«км;

Г- go % rpw л * 0^7 J мкм, Г'25мм

Рис. 6.53, Типичная конструкция непрерывного лазера на центрах окраски. Параметры установки, приведенные на рисунке, относятся к КС1: Li-лазеру с продольной накачкой Кг⁴"-лазером. (Согласно Молленеру [37].)

ной линии 647 нм, или Nd: YAG-лазером) по схеме, аналогич­ной непрерывным лазерам на красителях (ср. с рис. 6.33). В данном случае пучок накачки проходит через входное зер­кало, которое имеет высокий коэффициент отражения на длине волны лазера на центрах окраски и высокий коэффициент про­пускания на длине волны лазера накачки. Грубая перестройка лазера обычно осуществляется с помощью дисперсионной опти­ческой системы, например призмы, решетки или двулучепрелом-ляющего фильтра (эти элементы не показаны на рис. 6.53; см. рис. 5.4 и 5.5). Тонкая подстройка частоты и выделение одной моды осуществляются с помощью одного или более внутрирезо-наторных эталонов Фабри — Перо. Особенностью лазеров на центрах окраски, которая создает определенные трудности, яв­ляется то, что лазерный кристалл необходимо поддерживать при низких температурах (обычно Г«77 К). Это обусловлено сле­дующими двумя причинами. 1) Время жизни т верхнего лазер­ного уровня /^-центра уменьшается с температурой приблизи­тельно как 1/Г. Таким образом, предполагается, что порог гене­рации [~ 1/ат; см. также выражение (6.60)] увеличивается линейно с температурой Г. 2) Если температура кристалла под­нимается выше 200 К, то как F_A-, так и /^-центры окраски на­чинают распадаться (в течение примерно 1 сут). В связи с этим возникает проблема, -связанная со сроком хранения лазеров на центрах окраски¹). Наконец, следует заметить, что резонатор лазера, как поавило, находится в вакууме (на рис. 6.53 соответ­ствующий объем отмечен штриховой линией). Это связано с двумя обстоятельствами, а именно с необходимостью поддер­живать лазерный кристалл при низкой температуре и во избе­жание потерь, обусловленных поглощением в атмосфере (обычно парами Н₂0) и препятствующих генерации.

Лазеры на центрах окраски имеют следующие параметры. Типичная пороговая мощность накачки составляет порядка не­скольких десятков милливатт (при фокусировке излучения на­качки в кристалле в пятно диаметром 20 мкм). Получена непре­рывная генерация мощностью 1 Вт при дифференциальном КПД

¹⁾ Однако недавно было показано, что некоторые новые классы лазеров на центрах окраски (например, кристаллы галогенидов щелочных металлов, активированные ионами Т1+) являются стабильными как по отношению к оптическому излучению, так и к температуре. (Небольшие концентрации

F₂ -центров в кристалле LiF удается застабилизировать путем введения специальных примесей в кристалл. Стабильными получаются также (^гМ^Дентры, например, в кристалле NaF. {Р^Уа —^это ^2"^^ентР' распо­ложенный вблизи дефекта. Особо следует отметить - центры в кристал­ле LiF, которые обеспечивают эффективную генерацию при комнатной тем­пературе и являются стабильными как по отношению к оптическому излу­чению, _Так и к температуре. — Прим. пере в.)

до 7 % для Fa-центров и до 60 % для /«^-центров окраски. То, что дифференциальные КПД этих двух типов лазеров различаются почти на порядок, нуждается в пояснении. Такое различие обусловлено тем, что для F₂⁺-ueHTpoB квантовая эффективность накачки (ftv₀/ftv_p; см. рис. 6.52) составляет 80 %, в то время как для ^-центров это всего лишь 10 %. Если положить ц₀= 1 (все фотоны накачки поглощаются активной средой), то в этом слу­чае дифференциальный КПД определяется по существу кванто­вой эффективностью накачки, поскольку она представляет со­бой произведение квантовой эффективности накачки на эффек­тивность связи [см. выражение (5.36)] на выходе резонатора. В заключение заметим, что в некоторых лазерах на центрах

окраски (LiF и^КР, /^-центры) осуществлен режим синхрони­зации мод с использованием того же метода синхронной накач­ки, что и в лазерах на красителях. При этом получены корот­кие импульсы длительностью до 5 пс с перестройкой в диапа­зоне генерации соответствующего лазера.

Благодаря широкому диапазону перестройки, очень узкой линии лазерного излучения и возможности генерировать им­пульсы пикосекундной длительности лазеры на центрах окра­ски представляются чрезвычайно заманчивыми для применений в таких областях, как молекулярная спектроскопия и устрой­ства, предназначенные для контроля волоконных световодов. Лазеры на центрах окраски с синхронизацией мод, излучающие на частоте X = 1,5 мкм [КО : Т1°(1)], применялись для генера­ции очень коротких импульсов в одномодовых волокнах (дли­тельностью около 200 фс). Здесь использовались такие свойства волокон, как фазовая самомодуляция и сжатие импульса (соли-тонный лазер) [см. также разд. 8.5].