Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
Заметим, что пассивные геометрии ОВФ-зеркал, используемые в [9.53], а также в последующих ссылках, обеспечивают лишь относительное сопряжение фаз различных угловых компонент отраженной волны. Поэтому их применение не исключает дискретную структуру продольных мод при сохранении первых двух свойств резонаторов с ОВФ-зеркалом, указанных выше.
Исследованная в данной работе схема резонатора с ОВФ-зеркалом оказалась несамостартующей. Для начала ее работы необходимо было наличие вспомогательного зеркала М3, которое вместе с передним зеркалом Мх образовывало стандартный резонатор. После развития генерационного процесса между указанными зеркалами в ФРК происходила запись соответствующей голограммы, и далее зеркало М3 убиралось. Исходной когерентности люминесценции активной среды оказывалось недостаточно для начала функционирования ОВФ-зеркала на основе ФРК.
Аналогичные эксперименты с самонакачивающимся ОВФ-зеркалом на основе ВаТЮ3 были выполнены с лазером на красителе R6G при импульсной [9.54] или непрерывной [9.55] накачке. Основное-отличие от предыдущей работы [9.53] заключалось лишь в конкретной схеме ОВФ, которая в данном случае была основана на внутренних отражениях от угла кубического образца ФРК (см. рис. 6.7, в). Исследуемая схема также оказалась несамостартующей, и в ней для начала генерации требовалась временная установка вспомогательного полупрозрачного зеркала, которое впоследствии могло быть убрано. Отметим, что в обеих указанных работах пере-
229
*
а
Рис. 9.10. Схема компенсации внутрирезонаторных фазовых искажений на основе четырехволнового взаимодействия в ФРК [9.53] (а), полупроводниковый лазер с внешним пассивным кольцевым ОВФ-зеркалом на основе ФРК [9.57 ] (б) и само-стартующий лазерный резонатор с отражательной голограммой в LiNb03 : Fe в качестве одного из зеркал [9.60] (в).
1 — аберратор, 2 — образец ФРК, 3 — светоделитель, 4 — усиливающая лазерная среда.
ход на режим генерации с «включенным» ОВФ-зеркалом приводил к заметному возрастанию интенсивности генерации и значительному (до 2—5 Ггц) сужению линии генерации.
9.4.2. Эффект самосвипирования частоты генерации
Важнейшим результатом работы [9.55], выполненной при непрерывной накачке красителя, явилось обнаружение самосвипирования частоты генерации лазера. Последняя изменялась от исходного значения к = 575 нм, как правило, в красную область до конечного значения к — 623 нм на краю линии усиления красителя, где генерация срывалась.
Аналогичные особенности в поведении лазера на красителе, а именно возрастание максимальной мощности излучения, сужение линии генерации, а также самосвипирование ее частоты наблюдались
230
также и в более ранней работе [9.56]. Отличие приведенного в ней эксперимента заключалось в том, что самонакачивающееся ОВФ зеркало на основе ВаТЮ3 было помещено за пределами обычного (двухзеркального) лазерного резонатора. Последнее приводило к тому, что такие циклы, как возникновение генерации, самосвипи-рование ее частоты к краю линии усиления красителя и срыв генерации повторялись периодически.
Усиление генерации при полном «включении» ОВФ-зеркала объясняется достаточно просто. Действительно, коэффициент отражения ОВФ-зеркала на основе BaTi03, использованного в [9.55, 9.56], был довольно большим (до 50—60%), что существенно увеличивало добротность резонатора. Сужение линии генерации объясняется авторами достаточно высокой спектральной селективностью формируемых в ФРК пропускающих голограмм. В частности, при типичных значениях толщины образца d да 1 см и пространственного периода решетки Л да 1 мкм спектральная полуширина брэгговского максимума равна Av = vA/d да 50Ггц. Положительная обратная связь, возникающая в резонаторе в процессе генерации, приводит, вероятно, к еще большему сужению линии до экспериментально наблюдаемых значений единиц гигагерц.
Самосвипирование частоты, по-видимому, имеет в своей основе эффект частотного сдвига при отражении от самонакачивающегося ОВФ-зеркала на основе ФРК, который мы разобрали в разделе 6.5. Действительно, если частоты падающей на ОВФ-зеркало и отраженной световой волны отличаются на некоторую величину Асо, то это эквивалентно случаю обычного резонатора, у которого одно из зеркал движется со скоростью v — сАю/ю. Собственные частоты продольных мод такого расширяющегося (Асо •< 0) или сужающегося (Асо > 0) резонатора будут, очевидно, свипировать со скоростью
дш v . с
_ = а,-г=Да>-г. (9.12)
Поскольку, как указывалось выше, абсолютная величина и знак частотной расстройки Асо определяются рядом случайных величин, следует ожидать наблюдения достаточно произвольных значений скорости и направления свипирования. Именно такой, непредсказуемый и трудно управляемый характер этого эффекта и отмечался в работах [9.55, 9.56], где на величину и направление свипирования оказывали влияние длина резонатора, угол поворота образца и даже наличие механической вибрации установки.
9.4.3. Резонаторы с пассивным кольцевым ОВФ-зеркалом
Первая попытка исследования полупроводникового GaAlAs-лэ-зера с внешним ОВФ-зеркалом представлена в работе [9.57], в которой использовалась кольцевая схема пассивного ОВФ на кристалле ВаТЮ3 (рис. 9.10, б). В эксперименте отмечались снижение порогового значения тока накачки и переход от одномодового к многомодовому режиму генерации, сопутствующие формированию внеш-
