46. Теория лазера. Модулированная добротность. Нестационарный режим генерации.
Режим модулированной добротности (режим генерации гигантских импульсов):
Допустим, что
накачка осуществляется при низкой
добротности резонатора (высоких потерях),
так что генерация возникнуть не может.
Тогда может быть достигнута максимальная
для данной скорости накачки 
разность
населенностей ∆
и
в единице объема вещества запасена
энергия
Отметим, что при
стационарном резонаторе с низкими
потерями это значение ∆
достигнуто быть не может, поскольку по
достижении порога и возникновении
генерации инверсия больше не растет,
так как накачка, превышающая пороговую,
уходит в лазерное излучение.
Если эту запасенную
энергию высветить в импульсе длительностью
, то получается удельная мощность
поскольку 
есть максимальная (с единицы объема)
мощность в непрерывном режиме. При
можно
получить существенный выигрыш в мощности.
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 
Вт,
рекордные - 
Вт.
Например, для рубинового лазера, дающего
в режиме свободных колебаний Р = 
Вт при
, в режиме модулированной добротности
P = 
Вт,
то есть возрастает на 5 порядков.
Быстрое включение
добротности (изменение потерь от высоких
к низким) можно осуществить различными
способами: механическим, вращая одно
из зеркал, или электооптическим, помещая
в резонатор ячейку Керра, работу которой
как затвора можно обеспечить подачей
на нее напряжения.
Рис.
2. Схема лазера с модулированной
добротностью: 1 - лампа накачки; 2 - активный
стержень; 3 - модулятор (призма Глана и
ячейка Поккельса); 4 - глухое зеркало; 5
- частично прозрачное выходное зеркало.
48.Режим синхронизации мод. Активная и пассивная синхронизация мод.
Метод синхронизации мод позволяет получить генерацию сверхкоротких лазерных импульсов (от нескольких десятков фемтосекунд до нескольких десятков пикосекунд). Синхронизация мод соответствует условию генерации, при котором моды резонатора генерируют с примерно одинаковыми амплитудами и синхронизованными фазами.
Существует активная и пассивная синхронизация мод.
Синхронизацию мод в случае внешней принудительной модуляции параметров резонатора называют обычно активной синхронизацией. Метод активной синхронизации мод с помощью периодической модуляции параметров резонатора заключается в следующем. Внутри резонатора помещается модулятор, управляемый внешним сигналом и изменяющий потери резонатора (или другие его важные параметры, например оптическую длину пути) с течением времени по периодическому закону и с определенной частотой модуляции. Если частоту модуляции выбрать так, чтобы она равнялась частотному интервалу между модами для отдельных аксиальных мод, то вследствие модуляции для каждой моды начнется генерация побочных полос. Их частот будет совпадать с частотами обеих соседних мод. В результате этого эффекта между модами возникнет взаимодействие и при достаточно сильной модуляции все моды окажутся синхронизованными.
В случаях, когда синхронизация осуществляется с помощью насыщающихся поглотителей (просветляющихся фильтров), помещенных в резонатор лазера, она называется пассивной.В случаях, когда пассивная синхронизация осуществляется не с помощью специально введенных в резонатор лазера насыщающихся поглотителей или каких-либо иных нелинейных сред, а вызывается нелинейными свойствами активной среды лазера, для ее описания применяется термин «самосинхронизация». По сути дела различие между самосинхронизацией и пассивной синхронизацией носит условный характер.