Методи модуляції добротності лазера:

1. Одне з двох дзеркал резонатора обертається навколо осі. Втрати в резонаторі будуть дуже високими впродовж всього циклу, за винятком короткого інтервалу часу, відповідного паралельному розташуванню дзеркал. Цей момент часу відповідає включенню добротності.

2. Усередині резонатора є спеціальний елемент - оптичний модулятор, оптичні властивості якого можна змінювати за допомогою зовнішніх дій. Найчастіше для цих цілей використовують електрооптичні модулятори, що працюють на основі електрооптичних ефектів в кристалах.

3. Усередині резонатора є поглинач, що насищається, тобто речовина, показник поглинання якого зменшується (насичується) із зростанням інтенсивності випромінювання. Найчастіше застосовують просвітлюючи фарбники. Ефект просвітлення визначається переходом поглинаючих молекул фарбника в збуджений стан і зв'язаними, цим зменшенням показника поглинання.

Перший і другий методи модуляції добротності є активними, а третій – пасивним. У останньому випадку втрати в резонаторі регулюються автоматично.

Багатомодова генерація.

Повне електричне поле E (t) електромагнітної хвилі в деякій довільній точці, наприклад на дзеркалі резонатора, можна записати в комплексній формі:

(10)

де El і φl, - амплітуда і фаза (при t=0) 1-ої моди.

Якщо не приймати спеціальних заходів, то фази окремих мод будуть випадковими і повна потужність випромінювання буде рівна сумі потужностей окремих мод. Якщо фази окремих мод яким-небудь чином синхронізовані, то моди інтерферують і відбувається явище, зване синхронізацією мод.

Вихідна потужність лазера:

(11)

Властивості функції (11), що є слідством інтерференції мод:

1. Енергія випромінюється у вигляді послідовності коротких світлових імпульсів. Максимумам відповідають моменти часу, коли знаменник в (11) звертається в нуль. Два імпульси розділено інтервалом τ=2π/Δω=2L/c. Це час, необхідний фотону для повного проходу резонатора.

2. Ширина імпульсу, визначена на напіввисоті приблизно дорівнює часовому інтервалу Δτ між вершиною імпульсу і найближчим мінімумом:

⁽¹²⁾

Тривалість імпульсу:

(13)

3. У режимі синхронізації мод пікова потужність в імпульсі в (2N+1) раз перевищує суму потужностей окремих мод.

Синхронізації мод можна досягти шляхом модуляції посилення (або втрат) в лазері з частотою Ω=Δω=πc/L, рівною міжмодовому інтервалу. Її можна здійснити за допомогою як активного модулятора, керованого зовнішньою дією, так і відповідного нелінійного оптичного середовища. Перший випадок відповідає активній, другій - пасивній синхронізації мод.

Властивості лазерного випромінювання

В даний час лазери перекривають діапазон від ультрафіолету до субміліметрових хвиль, досягнуті перші успіхи в створенні рентгенівських лазерів, створені лазери, що перебуд

Властивості лазерного випромінювання принципово відрізняється від властивостей оптичного випромінювання. Основними властивостями лазерного випромінювання є:

• монохроматичніть

• корегентність

• направленість

• потужність і яскравість

Потужність лазерного випромінювання в безперервному режимі може бути близько 10⁵-10⁶ Вт, в імпульсному - до 10¹²-10¹³ Вт, при цьому вдається досягти інтенсивності близько 10¹²-10¹⁶ Вт/cм². Ці потужності можуть бути сконцентровані в надзвичайно вузьких спектральних і тимчасових інтервалах. Тривалість імпульсу випромінювання в лазерах, що працюють в режимі синхронізації мод, може складати 10^-12-10^-13 с і спеціальними методами доводитися до 10^-15 с (за цей час світло проходить всього 3*10^-5 см), тобто лазери володіють дивно високим ступенем концентрації енергії в часі.