16.2.Методи модуляції добротності.

Методи модуляції добротності розділяються на активні і пасивні. Пасивний метод полягає в тому, що в оптичний резонатор лазера вводиться поглинач, який насичується, наприклад, розчин барвника, який просвітлюється при великій інтенсивності світла. Його поглинання зменшується (насичується) з ростом інтенсивності світла, попереджуючи зняття інверсії на протязі всієї ранньої генерації, де інтенсивність випромінювання, яка повільно наростає, ще не достатня для насичення поглинача. З ростом інтенсивності втрати падають, хоч і не так різко, як при миттєвому включенні добротності. Схематично цей процес модуляції наведений на рис.16.4.

Рис.16.4. Пасивний метод модуляції добротності. R₁ і R₂ – дзеркала резонатора, 1 – активне середовище, 2 – кювета з розчином барвника, 3 – пучок, що генерується активним середовищем, 4 – пучок, що пройшов розчин барвника в стані поглинання, 5 – джерело оптичного накачування. Барвник ще не насичений і находиться в стані поглинання.

Розрізняють два активних методи:

1) Один із двох кінцевих відбивачів (дзеркал) резонатора рівномірно обертається навколо осі. Оптичні втрати є дуже високими на протязі всього циклу, за винятком короткого інтервалу, коли положення дзеркал близьке до паралельного. Цей метод схематично наведений на рис.16.5.

Рис. 16.5. R₁ і R₂ – дзеркала резонатора, 1 – активне середовище, 2 – пучок, що генерується активним середовищем, 3 – пучок, що пройшов дзеркало R₂, 4 – вісь обертання, 5 – джерело оптичного накачування. Вісь обертання 4 в такому стані, що дзеркала паралельні і генерується гігантський імпульс.

2)В резонатор лазера поміщається електрооптичний кристал (або рідинна комірка Керра, яка відіграє роль затвору), яким управляє зовнішня напруга. Цей спосіб забезпечує можливість точного контролю втрат у резонаторі. Робота електрооптичного затвору ілюструється на рис.16.6.

Рис.16.6. Схема лазера з електрооптичною модуляцією добротності резонатора: 1– активний елемент, 2 – поляризатор, 3 – електрооптичний кристал, 4 – пучок, 5 – система накачування.

На час накачування активного середовища світлом газорозрядної лампи до кристалу прикладається напруга, яка забезпечує фазовий зсув (запізнення) між двома ортогональними компонентами (та ), на які може бути розкладено лінійно-поляризоване (по ) лазерне випромінювання. Після виходу із кристалу в точці пучок, який поширюється вправо, буде мати циркулярну поляризацію. Після відбивання від правого дзеркала світло знову проходить через кристал. В результаті повного запізнення по фазі на приводить до того, що поле в точці є лінійно-поляризованим вдовж і не пропускається поляризатором. Таким чином, при подачі напруги на кристал втрати зростають і генерація стає неможливою. Включення добротності проводиться в момент, коли інверсія досягає максимуму. Воно здійснюється зняттям напруги з електрооптичного кристалу, що усуває запізнення по фазі між нормальними хвилями. Поляризація випромінювання втрат не міняється при проходженні через кристал і добротність відновлюється до первинної величини.