4.7: Резюме

Виходячи з простої моделі дворівневого лазера та поглинача, ми охарактеризували динаміку твердотільних лазерів, замкнених режимом та Q-комутацією насиченим поглиначем. Унікальні властивості твердотільних лазерних матеріалів, тобто їх тривалий термін служби верхнього стану та їх малі перерізи для стимульованого випромінювання, дозволяють розділити лазерну динаміку щонайменше за двома часовими шкалами. Одним з процесів є накопичення енергії і розпаду, який відбувається, як правило, на часовій шкалі верхнього стану життя або порожнини розпаду часу лазера. Інший процес - формування імпульсу, яке відбувається протягом декількох кругоходів в порожнині. Розділивши ці процеси, ми можемо розрізнити різну лазерну динаміку під назвою CW-Q-перемикання, блокування режиму Q-перемикача та блокування в режимі cw. Ми знайшли межі стійкості різних режимів, які дають нам рекомендації щодо проектування поглиначів для даного твердотільного лазера на користь одного з цих режимів. Напівпровідникові поглиначі є хорошим вибором для насичених поглиначів до модельних лазерів, оскільки термін служби носія може бути розроблений низьким зростанням температури [20]. Коли імпульси стають досить короткими, лазерний імпульс набагато ефективніше насичує поглинач, що стабілізує лазер від небажаного блокування режиму з модуляцією добротності. Експериментально було продемонстровано, що ця методика може керувати лазерною динамікою великої кількості твердотільних лазерів, таких як\(\ce{Nd: YAG}\),\(\ce{Nd:YLF}\),\(\ce{Nd:YV}0_4\),, [18] в пікосекундному режимі.

При напівпровідникових приладах і утворенні солітонів внаслідок негативних ГВД і СПМ ми можемо використовувати подібні напівпровідникові поглиначі для моделювання лазерів в фемтосекундному режимі [35]. Критерії стійкості, отримані тут, можуть бути застосовані як до пікосекундних, так і до фемтосекундних лазерів. Однак характеристики динаміки поглинача можуть різко змінюватися при переході від пікосекундних до фемтосекундних імпульсів [36]. Тим більше, енергія насичення може залежати не тільки від довжини хвилі збудження, але і від ширини імпульсу. Крім того, можуть бути додаткові механізми втрат імпульсу, наприклад, внаслідок утворення солітонів виникають додаткові втрати фільтра імпульсу, які з'єднуються з енергією імпульсу через теорему області. Це доводиться враховувати, перш ніж застосовувати теорію до fs-лазерних систем, про які докладніше піде мова далі.

Бібліографія

[1] Р.В. Хеллварт, ред., Досягнення квантової електроніки, Колумбія Прес, Нью-Йорк (1961).

[2] Зігман А.Е., «Лазери», Університетські наукові книги, Мілл-Веллі, Каліфорнія (1986).

[3] О. Svelto, «Принципи лазерів,» Пленум Прес, Нью-Йорк 1998.

[4] WG WG Wagner and B.A. Lengyel» Еволюція гігантського імпульсу в

Лазер», Дж. апл. Опт. 34, 2040 — 2046 (1963).

[5] Дж. Дегнан, «Теорія оптимально зв'язаного лазера з модуляцією добротності», IEEE J. Квантовий електрон. QE-25, 214 — 220 (1989). та» Оптимізація пасивно добротних лазерів», IEEE J. Квантовий електрон. Е- 31, 1890 — 1901 (1995).

[6] JJ Zayhowski, C.D. III, оптика Lett. 17, 1201 (1992)

[7] 5. Плассманн, К. С. Ямада, Річ, В.М. Гроссман, Прикладна оптика 32, 6618 (1993)

[8] JJ Zayhowski, C. Dill, «Диодний накачаний пасивно Q-перемикається пікосек- один мікрочіп лазери,» Ot. Лист. 19, сс. 1427 — 1429 (1994).

[9] JJ Zayhowski, J. Ochoa, C. dill,» УФ генерація з пасивно Q- перемикаються пікосекундними мікрочіповими лазерами,» Конференція з лазерів та електрооптики, (Балтімор, США) 1995, папір CutM2 стор. 139.

[10] П.Ванг, С.-Х. Чжоу, К.К. Лі, Y.C. Chen,» Генерація пікосекундного лазерного імпульсу в монолітному твердотільному лазері з модуляцією добротності,» Опт. Ком 114, с. 439 — 441 (1995).

[11] JJ Zayhowski,» Межі, накладені просторовим горінням отворів на одномодову роботу стоячої хвилі лазерних порожнин,» Опт. Літт. 15, 431 — 433 (1990).

[12] Браун, Ф.Х., Картнер, У. Келлер, Ж.-П. Мейн і Губер,» Пасивно Q-перемикається 180 пс Nd: LASC3 (BO3) 4 мікрочіп лазер,» Опт. Лист. 21, с. 405 — 407 (1996).

[13] Браун, Ф.Х. Картнер, Г. Чжан, М. Мозер і У. Келлер,» 56 ps Пасивно Q-комутований мікрочіп лазер з діодною накачуванням,» Опт. Лист. 22, 381-383, 1997.

[14] O. Форстер,» Аналіз I, Диференціальний і Інтегральний зв'язок Ейнер Veran- derlichen,» Vieweg, Брауншвейг (1983).

[15] Е.П.Іппен, «Принципи блокування пасивного режиму», Appl. Фіз. Б 58, с. 159 — 170 (1994).

[16] Пенцкофер, «Пасивне Q-перемикання та блокування режиму для генерації наносекундних до фемтосекундних імпульсів», Appl. Фіз. Б 46, с. 43 — 60 (1988).

[17] U. Keller, D.A. B. Miller, GD Boyd, TH Chiu, J.F. Ferguson, M.T. Asom, «Твердотільний низьковтратний внутрішньопорожнинний насичуваний поглинач для Nd: YLF лазерів: антирезонансний напівпровідниковий насичуваний поглинач Фабри-Перо,» Opt. Літт. 17, с. 505 — 507 (1992).

[18] У.Келлер, «Надшвидка все-твердотільна лазерна технологія», Appl. Фіз. Б 58, с. 347-363 (1994).

[19] J.P. Meyn,» Неодим-Лантан-Скандидій-Борат: Ein neues Матеріал для мініатюри Festkorper Laser,» Кандидатська дисертація, Університет Гамбурга.

[20] Г.Л. Вітт, Р.Калава, Мішра, Е. Вебер, Ред.,» Низькотемпературні (LT) GaAs та пов'язані з ними матеріали,» 241 Піттсбург, (1992).

[21] Хакен, «Синергетика: вступ», Спрінгер Верлаг, Берлін (1983).

[22] А.Ярів, «Квантова електроніка», Wiley Interscience (1975).

[23] H.A. Haus,» Діапазони параметрів для блокування пасивного режиму cw,» IEEE J.

Квантовий електрон., QE-12, сс. 169 — 176 (1976).

[24] E.P. Ippen, L Y.Liu, H.A. Haus,» Самозапуск умови для адитивних

імпульсний режим заблокованих лазерів», опт. Літт. 15, с. 183 — 18 (1990).

[25] Крауш, Т.Брабек, Шпілманн,» Самозапуск пасивний моделок-

Король», опт. Літт. 16, с. 235 — 237 (1991).

[26] H.A. Haus, E.P. Ippen, «Самозапуск пасивно блокованих лазерів»

Опт. Літт. 16, с. 1331 — 1333 (1991).

[27] J. Herrmann,» Пусковий динамічний стан, стан самозапуску та поріг блокування режиму в пасивних твердотільних лазерах, що блокуються в режимі сполучної порожнини або керр-лінзи,» Опт. Ком. 98, с. 111 — 116 (1993).

[28] Чень, П.К.А.Вай і К.Р. Менюк, «Самозапуск пасивно модельованих лазерів з швидкими насичуваними поглиначами», Опт. Лист. 20, с. 350 — 352 (1995).

[29] Р.В. Бойд, «Нелінійна оптика», Академічна преса, Нью-Йорк, (1992).

[30] L.R. Brovelli, U. Keller, TH Chiu,» Проектування та експлуатація насичених напівпровідникових поглиначів Antireso- nant Фабри-Перо для твердотільних лазерів, що блокуються за режимом», J Opt. Соц. Ам. Б 12, с. 311 — 322 (1995).

[31] K.Smith, E.J. Greer, R. Wyatt, P Whitley, NJ Doran, «Повністю інтегрований ербієвий волоконний солітонний лазер, накачаний лазерним діодом», Електр. Лист. 27, с. 24 — 245 (1990).

[32] У Келлер, Т. К. Вудворд, D.L. Sivco, A.Y. Cho,» Резонансний пасивний модельований Nd: фтористий літій-ітрієвий лазер,» Opt. Літт. 16 с. 390 — 392 (1991).

[33] У.Келлер, Т.Х. Чіу,» Резонансний пасивний модельований Nd: YLF-лазер», IEEE J квантовий електрон. QE-28, с. 1710 — 1721 (1992).

[34] Г.П. Агравал, Н.А. Олссон,» Самофазова модуляція та спектральне розширення оптичних імпульсів у напівпровідникових лазерних підсилювачах», IEEE J Quantum Electron. 25, с. 2297 - 2306 (1989).

[35] Копф, К.Дж. Вайнгартен, Л.Бровеллі, М. Камп, У. Келлер,» Діод- накачаний 100-fs пасивно режим блокування CR:LisaF за допомогою A-FPSA,» Опт. Літт. 19, с.

[36] W H. Knox, D.S. Chemla G Livescu, J.E. Cunningham та J.E. Генрі,» Фемтосекундна термалізація носіїв у щільних морях Фермі», Фіз. Преподобний Летт. 61, 1290 — 1293 (1988).

[37] Браун, У.Келлер,» Одночастотний кільцевий лазер з модуляцією добротності з антирезонансним насиченим поглиначем Фабри-Перо,» Опт. Лист. 20, с. 1020 — 1022 (1995).

[38] Кутовий С.А., Лаптєв В.В., Мацньов С.Ю., «Скандоборат лантану як нове високоефективне активне середовище твердотільних лазерів», Сов. Квантовий електр. 21, с. 131 — 132 (1991).

[39] Бейер Б., Ж.-П. Мейн, Р.Кнаппе, К.-Дж. Боллер, Г. Губер, Р.Валленштейн, апл. Фіз. Б 58, 381 — (1994).