Исследование твердотельных лазерных систем с резонаторами, связанными через динамическую голограмму тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

РГ6 од

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

; На правах рукописи

БАГАН АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМ С РЕЗОНАТОРАМИ, СВЯЗАННЫМИ ЧЕРЕЗ ДИНАМИЧЕСКУЮ ГОЛОГРАММУ

01.04.03 - радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в НПО "Астрофизика" "Научный руководитель: -д.ф.-м.н., с.н.с.

Бельдюгии И.М.

Официальные оппоненты:

-д.ф.-м.н., с.н.с. Сухов А.В.

-к.т.н., с.н.с. Крымский М.И.

Ведущая организация:

-ИФ АН Литвы

Защита состоится 1993г. в

-^Гчас. па заседании специализированного совета К.063.91.01 при Московском физико-техническом институте (141700, Московская обл., г.Долгопрудный, Институтский пер., д. 9, ауд. 204 Нового корпуса).

С диссертацией можно ознакомиться в ' библиотеке МФТИ.

Автореферат разослан "¿»'е/и'^-д 1993г.

Ученый секретарь специализированного совета

Коновалов Н.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Создание устройств формирования лазерного излучения, обеспечивающих дифракционную, расходимость, представляет практический интерес с точки зрения применения лазеров в локации, связи, технологии и т.д. Получению дифракционной расходимости излучения препятствуют различные по своей природе фазовые неоднородности в оптических- трактах лазеров. Скомпенсирован» их и, следовательно, обеспечить расходимость излучения, близкую к дифракционной, можно с помощью методов обращения волнового фронта (ОВФ) излучения в нелинейных средах. Среди нелинейно-оптических процессов, применяемых для осуществления ОВФ лазерного излучения наибольшее распространение получали четырехволновое взаимодействие (ЧВ) и вынужденное рассеяние Манделыптама-Бриллгоона (ВРМБ). Режим длительных лазерных импульсов (fu = 10~''~ 1(Г2'с), например, режим свободной генерации твердотельных лазеров, накладывает определенные условия на механизм нелинейности и на устройство ОВФ-зеркала на его основе. К недостаткам ВРМБ-зеркала в этом режиме следует отнести необходимость селекции спектра излучения до величины =0.01 см"1, резкое снижение лффектнвности отражения при деполяризации падающего излучения, близость порога ВРМБ к порогу пробоя нелинейной среды» распад ну ков накачки вследствие попутного и обратного ВТР. Указанные

г

факторы ограничивают применение ВРМБ-зеркал для ОВФ излучения длительных лазерных импульсов. При этом предпочтительней использовать ЧВ-зеркала, обладающие следующими достой истцам ¡с бесиорого-ный характер отражения сигнальной полны, иозноля-ющпй эффективно обращать слабые сигналы, возможность управления спектральными, прострапстпен-ными и поляризационными характеристиками отраженного излучения.

Для организации ЧВ-схемы, не заинснмо от цели исследований, как правило, используется излучение от одного лазерного источника. В процессе ЧВ часть излучения неминуемо попадает обратно н источник опорных иолн. При этом между источником лазерного излучения и ОВФ-лазером должна образовываться сиязь. Однако в экспериментах этот момент, никогда специально пе исследовался. Его либо не учитыпали нообще, либо избавлялись с помощью оптических развязок или изменением поляризации на выходе из лазера. Такое нежелание учитывать обратное отражение связано с тем, что все основные закономерности ЧВ, полученные при теоретическом анализе, предполагали, что на нелинейную среду падают независимые, но когерентные волны, характеристики которых задаются внешним источником излучения.

Наиболее полно обратное влияние ЧВ-схемы на источник излучения должно проявляться, когда ОВФ происходит внутри лазерного резонатора. Полученные при внутрирезонаторном ОВФ низкие коэффициенты

¡> .

»

отражения в обращенную волну объясняли малой величиной нелинейной восприимчивости используемых сред. Хотя, возможно, обратное влияние ЧВ-схемы на источник излучения, также вносит спой вклад и уменьшение коэффициента отражения ОВФ-волпы.

Возможность существования связи между лазе-ром-источинком нучкои накачки и ОВФ-ЧВ-схемой исследовалась исключительно и применении к синхронизации работы отдельных пучков. Однако, п при зтом обратное влияние сиязи на характеристики генерации лазера-синхронизатора не исследовалось.

Таким образом, для получения близком к дифракционной расходимости излучения тпердотельных лазеров, работающих и режиме снободной генерации, необходимо использовать ОВФ-ЧВ-схему.

При .пом представляет научный и практически!"! интерес случай отсутствия |)а:шязки между ЧВ-схемой и лазером-источником излучения ее накачки, когда образуется система снизанных динамической голограммой (ДГ) резонатором.

Целыо диссертационной работы является теоретическое и зкенерименталыте исследование услоний и характеристик генерации лазерной системы связанных через ДГ резонаторов, осуществляющей ОВФ излучения твердотельного лазера па фосфатном пеоднмоном стекле в режиме свободной генерации.

В соответствии с целью определены следующие задами исследования:

1. Обоснование механизма нелинейного отклика среды для ЧВ излучении длительных лазерных импульсов.

2. Теоретическое обоснование влияния сопутствующих нелинейных эффектов самовоздействия излучения и щирины спектра взаимодействующие воли на эффективность ЧВ в режиме милисекундных лазерных импульсов.

3. Теоретическое и экспериментальное исследование возможности самостарта генерации лазерной системы связанных тепловой динамической голограммой резонаторов в режиме длительных импульсов.

4. Определение пороговых условий возбуждения геиеранни и стационарных энергетических характеристик генерации исследуемой лазерной системы.

5. Экспериментальное исследование временных, пространственно-энергетических и спектральных характеристик генерации системы связанных через ДГ резонаторов и разработка ОВФ-зеркала для широкополосного несдимоиого лазера, работающего в режиме свободной генерации.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Теоретически и экспериментально доказано, чго при наличии обратной связи между ОВФ-лазером и лазером-источником пучков накачки, осуществляемой ЧВ-схемой, образуется единая система связанных

динамической голограммой резонатором с новыми характеристиками. Характеристики генерации .пой системы полностью определяются свойствами записываемой в нелинейной среде динамической голограммы.

2. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что источником излучения, инициирующим генерацию попои системы является ВТР. Определены условия возникновения абсолютной неустойчивости рассеянных при ВТР волн и угловая зависимость их инкремента.

3. Определены пороговые условия возбуждения

*

генерации и стационарные энергетические характеристики генерации системы связанных через ДГ резонаторов.

4. Реализован метод когерентного согласования волн, записывающих ДГ, позволяющий использовать ОВФ-зеркало в лазере с длиной резонатора, превышающей длину когерентности излучения.

5. Определена зависимость эффективности генерации образующейся системы от ширины спектра излучения. ■

Практическая ценность проведенных исследований:

1. Реализованный метод когерентного согласования волн, записывающих ДГ, позволяет использовать ОВФ-зеркала на основе ЧВ за счет теплового механизма нелинейности в жидкостях в лазерах с длиной резонатора, превышающей длину когерентности излучения. Такие ОВФ-зсркала обладают предельной про-

стотой и универсальностью, обеспечивают практически дифракционную расходимость излучения длительных лазерных импульсов, что делает перспективным их использование для улучшения направленности излучения твердотельных лазерных систем.

2. Благодаря включению ЧВ-схемы в единую систему лазера накачки и ОВФ-лазера удается получить синхронизацию пространственно-временных характеристик излучения двух связанных лазеров, что может быть использовано при решении проблемы синхронизации набора лазеров.

3. Исследование влияния на ОВФ при ЧВ сопут-стнующих процессов самовоздействия, развивающихся и поле излучения длительных лазерных им-пулы:ов, является актуальным не только для ближне 14», но и дальнего ИК и видимого диапазонов. , Полученные результаты могут быть использованы для определения условий реализации ОВФ при ЧВ.

4. Наличие обратной связи при ОВФ с помощью ЧВ в поглощающих средах позволяет реализовать би-стабнльмый режим отражения. Сочетание оптической бистабилыюсти и эффективности фазового сопряжения открывает новые возможности при решении задач обработки оптической информации и создания элементной базы оптических компьютеров.

Результаты теоретического и оксперименталь-ного исследования могут быть использованы для оптимизации режимов работы связанных через тепловую ДГ резонаторов.

Основные положения диссертации» ni.HiocHMi.ie на защиту:

1. При обеспечении обратной связи между ОВФ-' лазером и лазером-источником пучков накачки образуется единая система связанных резонаторов со взаимно-согласованными характеристиками излучения. При этом отпадает необходимость в специальном согласовании длин ее резонаторов. Теоретически показано н .'женерименталыю подтверждено, что связывающая резонаторы динамическая голограмма определяет характеристики генерации системы.

2. Источником излучения, инициирующим генерацию системы связанных через тепловую ДГ резонаторов, является вынужденное температурное рассеяние. Теоретически показано и экспериментально подтверждено возникновение абсолютной неустойчивости рассеянных при ВТР волн,'приводящей к самостарту генерации в системе в целом.

Л. Спектральные характеристики генерации сиг

стемы связанных динамической голограммой резонаторов определяются лазером-источником пучков накачки ЧВ-схсмы. Уширепие спектра генерации вызы-

I

вает снижение эффективности генерации системы вплоть до ее срыва. Экспериментально подтверждено, что более эффективным является режим узкополосной накачки ОВФ-зеркала.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на заседании кафедры оптических и квантовых систем Московского физико-технического ннсти-

тута , Всесоюзной конференции "Обращение волнового фронта лазерного излучения в нелинейных средах" (Минск, 1У90), научных' конференциях НПО "Астрофизика".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

Объем работы. Диссертация изложена на 146 страницах машинописи и состоит из введения, 3-х глав, заключения и указателя цитируемой литературы, состоящего из 104 источников. Работа иллюстрирована 2 таблицами и 31 рисунком.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В режиме свободной генерации интенсивность излучения твердотельных лазеров обычно невысока и составляет 10 кВт/см^. Следовательно, для получения необходимой эффективности ЧВ нужно выбирать среды, ь которых нелинейный отклик среды может накапливаться в течении импульса излучения. Этому условию удовлетворяет тепловой механизм, поскольку за счет инерционности он с течением 'времени сначала компенсирует, а затем превосходит безынерционную керровскую и малоинерциопную стрикционную (ВРМБ) нелинейность. В силу универсальности теплового механизма изменения показателя преломления для ОВФ пригодны'среды в любом агрегатном состоянии. Однако, температурный коэффициент показателя преломления (дп/дТ-)р твердых тел в десятки раз меньше, а теплопроводность Кт и несколько раз

больше, чем жидкостей. Поэтому их восприимчивость к записыванию голограмм существенно уступает жидким средам. К недостаткам газовых сред следует от* нести их высокую инерционность и меньшую технологичность эксплуатации кювег высокого давления. Т.е. для ОВФ при ЧВ излучения свободной генерации твердотельных лазеров более пригодны жидкости. В диссертационной работе в качестве нелинейной среды использовались изопропиловый спирт и ацетон.

1'ис. I. Оптическая схема связанных через динамическую голограмму и с|>еде Ро резонаторе»» (а), схема встречного чстырехноли того взаимодействия в нелинейной среде Ро (б), границы областей генерации на плоскости 01,02. для нзонронплоного спирта (сплошные линии) к ацетона (пунктир) (в) и зависимость комффнапеша отражения ОВФ-зеркала на пороге генерации Кц, от О) (г).

Исследуемая в работе лазерная система (рис. 1а) состоит из резонатора накачки (зеркала К^Из), содержащего активную (01) и нелинейную (Ро) среды

и ОВФ-р"езоиатора, образованного средой Ро н зеркалом 1^2, между которыми расположена активная среда (С2). Благодари ЧВ-схеме (рис.1б) наряду с фазонмм сопряжением осуществляется связь между резонаторами. Экспериментально система связанных динамическом голограммой резонаторов была реализована па активных" элементах из фосфатного пеодимового с'гек-ла ГЛС-22П, накачиваемых длинными и...пульсами.

Порог генерации и средняя мощность в режиме свободной " генерации твердотельных лазеров правильно описывается квазистационарным- решением, если длительность импульсов 'накачки превышает время жизни возбужденного состояния активной среды Т. Это же справедливо и по отношению к нестационарному ЧВ, если длительность импу;н.са накачки больше времени релаксации динамических голограмм Т]. Записываемые в нелинейной среде ДГ имели время релаксации Т1 = КНс, а для пеодимового лазера Т=1(Нс. Поскольку длительность импульса накачки активных превышала 1мс, то для определения порогового условия генераций и энергетических характеристик генерации исследуемой лазерной системы исследовалось стационарное ЧВ. В результате™ получена система уравнений, полностью описывающая характеристики стационарном генерации системы и найдено соотношение, связывающее пороговые уровни усиления активных сред и С2:

Ог^Г"» , '+Кз у) ко? (1)

1,=РТ,Ы(\ +10/2. я..

111=0,1,..., Р - константа пели ценности, - интенсивность нас1.нцепия активной среды, / - толщина нелинейной среды. Из выражении (1) следуют необходимые условия генерации:

Первое из них - пороговое условие генерации в резонаторе накачки. Если оно не выполнено, то генерация в системе вообще невозможна. Коэффициент отражения ОВФ-зсркала на пороге генерации определяется соотношением:

где./ =(1 +Яз),/4К3, /„=/,[0,+ !п

Из (26) следует, что при >-(1 ге-

нерация в системе возможна при отсутствии активной среды 02- Если же при ОлС" выполняется условие то реализуется жесткий режим возбуждения генерации в системе, т.е. генерация возникает только тогда, когда в ОВФ-резонатор внести внешний сигнал, когерентный с излучением в резонаторе накачки.

Исходя из реализуемых н эксперименте значении параметров: Ri=0i<)9, 1*2=0.04, R.4=0.05, Gi<i.4, /к;=0.4яЛ-'1>1 изопроиилового спирта,/,0=0.16я для ацетона на рис.1 в на плоскости Gj и G2 построены границы областей генерации, а па рис.1 г зависимость R(|)(Gi) Из рис.1 в следует, что плоскость параметров Gt,G2 разбивается па вертикальные полосы, максимальная ширина которых по осп G) равна:

d=lt/u (4)

Поскольку г=/11:/з, то ширина полос для ацетона почти втрое превышает ширину полос для спирта. Поэтому, если для спирта в области изменения G] укладывается полторы полосы (сплошные линии), то для ацетона не помешается и одна целая (пунктир).

Характерной особенностью стационарных характеристик генерации является многозначность, которая наблюдается вблизи правых Гранин зон генерации (рис.1 в). В случае ацетона даже первая из них не достигается, и поэтому многозначность па зависимостях для ацетона отсутствует.

Бесконечное число областей генерации объясня ется периодической зависимостью ' характеристик дифракции от нелинейного фазового набега, т.е. от силы записываемой в нелинейной среде голограммы. Оказывается, что динамическая решетка имеет постоянную по глубине среды амплитуду (|л|), ее штрих прямолинеен и наклонен но отношению к биссектрисе угла схождения записывающих ее волн на угол, онре-

деляемый разбалансом интепсинностей взаимодействующих ноли д,.

А . эффективность ЧВ определяется соотношением:

||2

м- , "^%ПЧМ+А?/4/ГГ,/) , (5) |/г[+Д?/4

где 1г(/), 14(0)- соответственно интенсивность опорной и обращенном полны. При изменении в) « большей части зон генерации амплитуда решетки меняется относительно слабо, а наклон ее штрихои меняется существенно. Попорот штрихов приводит к дополнительному набегу фаз у взаимодействующих в среде волн, а значит и изменению эффективности эпергообмена. Периодическая зависимость дифракции от силы решетки и положения ее штрихов (5) в совокупности с нелинейностью активных элементов приводит к появлению областей бистабилыюсти, которые должны наблюдаться при адиабатически "медленном изменении О^ 11 случае использования изоироиилового спирта. В эксперименте в каждой вспышке находились при определенных значениях и 02, поэтому наблюдение бистабилыюсти было невозможно. Однако, наблюдалось качественное совпадение экспериментальных и теоретических энергетических характеристик системы. Количественное совпадение отсутствовало, поскольку в эксперименте присутствует ряд факторов, без учета которых нельзя проводит!, коли-

чествеппое сопоставление. Наиболее существенный из них - наводимая в нелинейной среде тепловая линза.

Теоретически показано и экспериментальным исследованием динамики структуры углового спектра излучения резонатора накачки и ОВФ-резонатора подтверждено, что в результате теплового самовоздействия излучения в нелинейной среде образуется аффективная тепловая линза. Увеличение расходимости излучения приво/дит к тому, что обращенный пучок, родившись в искаженным волновым фронтом, не может скомпенсировать это уширепие углового спектра. Это приводит к уменьшению эффективности преобразования знергии в обращенный пучок, что экспериментально регистрировалось как сокращение длительности ОВФ-геиерации но сравнению с длительностью импульса накачки (почти в 2 раза).

Для выяснения механизма развития генерации в системе связанных динамической гол( "раммой резонаторов проведено теоретическое и экспериментальное исследование возможности самостарта генерации. Чтобы возникла генерация в ОВФ-илече, необходимо, чтобы в нелинейной среде записалась эффективная динамическая голограмма. Поэтому, только после возникновения генерации в плече накачки (после выполнения порогового условия (2а)) появляются условия для ее записи. Однако*спектральная плотность спонтанного излучения активного элемента G'¿ па частотах генерируемых в резонаторе накачки мод чрезвычайно мала и ожидать, что с помощью этого сноп-

таимого излучения можно записать требуемую ДГ не представляется возможным.

Источником затравочного излучения является вынужденное температурное рассеяние (ВТР) в ноле встречных кназиплоских волн накачки, развивающееся в нелинейной среде. Для исследования условий возникновения абсолютной неустойчивости рассеянных воли получена система уравнений для попарно встречных рассеянных нолИ.

Ее решение содержит бесконечным ряд слагаемых, показатели экспонент которых в определенных условиях могут иметь положительные действительные части. Экспоненциальный рост во времени рассеянных воли, т.е. абсолютная неустойчивость наступает тогда, когда нелинейный фазовым набег D=pTll„/ (j„ - интенсивность волн накачки) на толщине нелинейной среды удовлетворяет условию:

D >• 0Г=[1п2г +7Г2(2//+1)2]/7Г<2Л+1),(6>

где Л = 0,±1...,у - отношение иитенсивностей волн накачки. Стационарная генерация возможна при у-\, а поскольку инкремент для ветви с Л = 0 максимальный, то именно эта ветвь н выйдет на стационарную генс-,^> рацию. При этом • Учет того, что время жиз-

ни тепловой ДГ зависит от угла 9 между записывающими ее волнами, позволил определить угловое распределение рассеянного излучения. В эксперименте рост интенсивности рассеянного излучения от пичка к

имчку наблюдался н течении времени. порядка релаксации ДГ (150 мкс) при нарушенной оптической сняли с выходным зеркалом ОВФ-резопатора.

Таким образом, когда интспсииность излучения к резонаторе накачки достигает уроння, при котором нелинейный фазоный набег этого излучения на толщине нелинейной среды превышает пороговое значение, к среде возникает сигнальный и обращенный пучок без их подачи на вход. Угловая яркость рассеянного при ВТР излучения превышает уровень спонтанного излучения активной среды ОВФ- плеча и достаточна для инициирования генерации. Спектральный состав - рассеяния идентичен спектральному составу пучков накачки и обладает теми же когерентными свойствами. Однако, если длина ОВФ-резопатора превышает длину когерентности излучения накачки, то вернувшееся в нелинейную среду от его выходного зеркала К2 излучение будет некогерентным с излучением накачки и не сможет записать эффективную ДГ с положением штрихов, соответствующих местоположению выходного зеркала ОВФ-резонатора. Отсутствие развязки между резонаторами снимает проблему согласования линейных размеров резонаторов. Длина когерентности излучения накачки и, следовательно, рассеянного излучения равна 2Ь (Ь -длина резонатора накачки). Вернувшаяся от выходного зеркала ОВФ-резопатора первая порция рассеянного излучения в общем случае некогерентпа с генерируемым в это время в резонаторе накачки. Но,

«на дифрагирует на шумовых ДГ к резонатор накачки и, сонершин его ноднын обход (2Ь), подходит к нелинейной среде н качестве пучка накачки н тот момент, когда из ОВФ-резонатора в нелинейную среду возвращается следующая порция рассеянного излучения, задержанная относительно первой на время полного обхода резонатора накачки. Эти два когерентных излучения способны записать аффективную ДГ, учитывающую положение зеркала К^, согласуй тем самым продольные и поперечные моды генерации двух резонаторов лазерной системы. Максимальный зпергосьем в активной среде плеча накачки станет определяться приходом в нее излучения из ОВФ-ре'зопатора. В результате период следования импульсов генерации зависит от длин двух резонаторов.

Осциллограммы генерации системы свидетельствуют о том, что генерация начинается в плече па-качки. По достижении пороговых условий в ОВФ-ре-зонаторе (через 100 мке) его излучение начинает влиять на генерацию лазера накачки, постепенно исчезают нички с периодом следования резонатора накачки и устанавливается '-генерация всей системы с новым периодом следования пичков. Этот период близок к периоду следования пичков в резонаторе, образованном из ОВФ-резонатора заменой кюветы 10 на зеркало (К = 0,99). Согласование длин резонаторов позволяет уменьшить время выделения в нелинейной среде эффективных ДГ на .50 мкс. В ОВФ-плече

происходила автоподстройка направления генерации при отклонении выходного зеркала R2.ua угол, лежащий к пределах.угла видении ОВФ-резопатора (5 мрад).

Характер генерации ие зависел от вносимых между нелинейной средой и активным элементом G2 оптических неоднородностей: лциз, пламени горелки. Этот резонатор неселективеи по отношении) к поперечной структуре генерируемого в нем ноля, что характерно для ОВФ-резоиаторов.

Выявлено наличие жесткого режима возбуждения генерации в системе. При отключении инверсии в активном элементе ОВФ-нлсча или поддержании его на уровне ниже порогового G2XG°(K6) генерация не возбуждалась, Для появления генерации потребовалось либо введение в ОВФ-резонатор внешнего сигнала, когерентного с излучением накачки, либо увеличение коэффициента отражения выходного зеркала ОВФ-плеча до R2 = 0,5.

Возбуждение и поддержание генерации в системе достигалось при отсутствии специальной частотной селекции излучения лазера накачки и при различном соотношении длин резонаторов, доходящем до 10. Однако, наблюдалось уменьшение эффективности генерации при увеличении ширины спектра излучения накачки. Связано это с тем, что эффективность мпо-гочагтотного ЧВ в общем случае меньше, чем эквивалентного ему монохроматического (когда интенсив-

ность каждой пол им раина сумме интенсивноетей спектральных компонент этой полны в многочастотном случае). Многочастотиость участвующих н ЧВ поли приводит к тому, что каждая спектральная компонента дифрагирует на суммарной ДГ с разной эффективностью. п-ая мода дифрагирует на динамической голограмме, определяемой выражением:

(7а)

где пт- парциальная решетка, записанная т-мы компонентами, М - число спек ральиых компонент п Л]- разность хода

сигнальной и опорной волн, Ь - длина резонатора па-качки. Если

и

ГДС Д£.м=лД<7ш/Ь: ширина спектра, то АГя = £Ям.

т.е. каждая спектральная компонента дифрагирует на всех парциальных динамических голограммах с с.ди-наковой эффективностью. Эффективность такого процесса максимальна и близка к эквивалентному ему монохроматическому. Учет первого слагаемого в (76) приводит к тому, что эффективность дифракции компоненты с индексом п>М/2 меньше.

Если условие (К) не выполняется, возникает зависимость эффективности ЧВ (и, следовательно сене-рации системы) от разности хода Д1. Эффективность генерации, подобную монохроматическому случаю можно получит!» при

Д1 = 21^. я = 0,1... (9а)

При

Д1 = 2Ця+1/2), и = 0,1... (96)

NПп, т.е. каждая спектральная компонента дифрагирует на решетке, записанной излучением той же частоты. Поскольку интенсивность отдельных компонент меньше суммарной интенсивности всех генерируемых мод (практически в их число раз), то и соответствующие ДГ слабее в той же степени. В результате возрастает порог генерации и может стать недоступным, что подтверждено экспериментально.

ВЫВОДЫ

1. Для осуществления ОВФ излучения свободной генерации пеодимового лазера целесообразно использовать четырехволновое взаимодействие на основе тепловой нелинейности. Однако в этом случае должна быть решена проблема ослабления влияния теплового самовоздействия излучения.

2. При обеспечении обратной связи между ОВФ--лазером и лазером-источником пучков накачки образуется единая система связанных динамической голограммой резонаторов со взаимно-согласованными характеристиками излучения. При этом отпадает нсоб-

ходимость н специальном согласовачип дли» ее резо-наторои.

3. Инициирование генерации системы и целом осуществляется за счет ВТР пучков накачки при до-стиженни ими интенсивности, когда их нелинейный фазовый набег на толщине нелинейной среды превышает порог абсолютной неустойчивости рассеяния. Теоретически показано и экспериментально подтверждено возникновение абсолютной неустойчивости рассеянных при ВТР воли, приводящей к самостарту генерации системы.

4. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что связывающая резонаторы динамическая голограмма полностью определяет характеристики генерации системы

5. Спектральные характеристики системы определяются лазером накачки. Несмотря на то, что с помощью ДГ можно связать резонаторы любых размеров, однако при эщм эффективность самой голограммы, а значит и эффективность генерации системы зависит от ширины спектра и разности хода воли, записывающих ДГ. Ушпрепие спектра генерации ведет к снижению эффективности генерации системы вплоть до ее срыва.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Условия генерации лазера со связанными через динамическую голограмму резонаторами /

Л.Л.Баган, В.Б.Герасимов, А.В.Голянов и др. // Квант, электрон! - 1990. - Т. 17, N1. - С. 49-52.

2. Лазер с фазосопрнжсннмм резонатором на вырожденном четырех вол новом взаимодействии в режиме свободной генерации /А.А.Баган, В.Б.Герасимов, А.В.Голянов и др. // Сб.: Обращение волнового фронта лазерного излучения в нелинейных средах / Минск : ИФ АН БССР, 1990. - С. 2Й4-289.

.4. Нестационарное ВТР и ноле квазинлоских встречных пучков накачки / Ю.А.Арутюнов, А.А.Баган, В.Б.Герасимов и др. // Квант, электрон. - 1990. - Т. 17, N4. - С. 456-459.

МИМ. подписано в печать 22.04.93. Тираж 100 экз. Заказ №