Управление взаимодействием встречных ультракоротких импульсов света во вращающихся кольцевых лазерах на YAG: Nd3+ с помощью акустооптических обратных связей и невзаимных эффектов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

ПАРФЕНОВ СЕРГЕИ ВАЛЕРЬЕВИЧ

■'Управление взаимодействием встречных ультракоротких импульсов света во вращающихся кольцевых лазерах на УАС:Ш3+ с помощью акустооптических обратных связей и невзаимных эффектов"

Специальность 01.04.05 - Оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

31 ЯНВ 2013

Москва - 2012

005048825

005048825

Работа выполнена в Отделе физических проблем квантовой электроники Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына федерального бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова".

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, старший

научный сотрудник Шелаев Анатолий Николаевич

Официальные оппоненты: Балакший Владимир Иванович, доктор

физико-математических наук, профессор физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова.

Крылов Александр Анатольевич, кандидат физико-математических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научный центр волоконной оптики Российской академии наук, научный сотрудник

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт общей физики им. A.M. Прохорова Российской академии наук

Защита состоится «13» февраля 2013 г. в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.45 на базе МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, дом 1, строение 5 (19 корпус НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова), аудитория 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан ^Су> декабря 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 501.001.45 кандидат физико-математических наук

Актуальность работы. Во второй половине 20 века в классической оптике появилось, по меньшей мере, два новых раздела - Нелинейная оптика и Оптика лазеров, обусловленных созданием лазеров, что позволило перейти к изучению оптических явлений на качественно новом уровне, в частности, изучать взаимодействие с веществом не только "обычных" световых волн, но и ультракоротких импульсов света (УКИ) внутри различных оптических резонаторов.

Данная диссертация относится к разделу Оптика лазеров и посвящена исследованию возможностей управления взаимодействием встречных УКИ во вращающихся твёрдотельных кольцевых лазерах (TKJI) с однородно-уширенной линией усиления активной среды (АС) и медленным временем релаксации инверсной населённости, что представляет большой интерес как с чисто научной точки зрения, так и с точки зрения практических приложений TKJI.

Дело, во-первых, в том, что КЛ обладают уникальными возможностями для измерения невзаимных оптических эффектов. При этом параметры КЛ в значительной степени определяются свойствами АС. Твердотельные же АС (и, в первую очередь, YAG: Nd3+) по ряду своих лазерно-физических характеристик существенно превосходят газовые АС. Так, за счет большой ширины линии люминесценции и большого коэффициента усиления в ТКЛ, даже при малом периметре резонатора, возможно получение режима вынужденной СМ, в котором моды стабилизированы и эквидистантны, а встречные волны (ВВ) представляют собой периодические последовательности УКИ с длительностью много меньшей времени обхода светом резонатора. Таким образом, благодаря режиму СМ можно существенно улучшить спектрально-временные характеристики излучения ТКЛ и более чем на порядок уменьшить связь ВВ за счет обратного рассеяния и, следовательно, область захвата их частот.

Во-вторых, при переходе от режима свободной генерации к режиму СМ имеется возможность устранить пространственную неоднородность снятия

инверсной населенности в АС, негативно сказывающейся на стабильности двунаправленной генерации и режима биений во вращающихся ТКЛ. Так, за счет пространственно-временного разделения встречных УКИ в АС, реализуемого при расположении акустооптического синхронизатора мод (АОСМ) в резонаторе ТКЛ на расстоянии Ь/4 от центра АС (Ь - периметр кольцевого резонатора, встречные УКИ встречаются в АОСМ в моменты минимума потерь), снятие инверсной населенности становится однородным.

В-третьих, как показали проведенные нами исследования, для получения режима вынужденной СМ целесообразно применять амплитудную акусто-оптическую СМ, поскольку она, в отличие от фазовой (электрооптической) СМ, позволяет использовать для стабилизации режима вынужденной СМ дифрагировавшие в АОСМ лучи. Так, при возвращении на АОСМ дифрагировавших в нём лучей, которые затем в результате вторичной дифракции вновь попадают в резонатор ТКЛ, создается ОС по дифрагировавшему лучу, что существенно улучшает характеристики АОСМ на стоячей и бегущей ультразвуковых (УЗ) волнах, стабилизирует параметры УКИ, более чем на порядок расширяет полосу СМ [1,2], а также позволяет управлять АЧХ ТКЛ за счет изменения величины и знака невзаимных амплитудных и фазовых акустооптических эффектов [3].

И, наконец, в-четвёртых, режим СМ позволяет использовать для устранения конкуренции ВВ и стабилизации режима биений во вращающемся ТКЛ предложенную нами эффективную реализацию метода ВА [4-8]. Суть метода ВА, использующего нелинейное взаимодействие ВВ в АС, заключается в возвращении обратно в резонатор ТКЛ под малым углом к его оси части выходного излучения, что позволяет создавать в АС дополнительные решетки инверсной населенности. Дифракция ВВ на этих решетках в принципе может обеспечить больший коэффициент усиления для волны меньшей интенсивности. Однако в

режимах свободной генерации должны использоваться две ВА, и в цепях ОС должны располагаться невзаимные амплитудные элементы.

В этой связи очень важен поиск оптимальных способов реализации метода ВА именно в режимах СМ. Дело в том, что, вопреки ожидаемой стабилизации амплитуд ВВ в режимах СМ за счёт пространственно-временной развязки встречных УКИ в АС и уменьшения стабилизирующего влияния связи ВВ за счет обратного рассеяния, конкурентное подавление одной из ВВ во вращающемся ТКЛ по сравнению с режимами свободной генерации обычно увеличивается [9,10]. Как показано нами, такая особенность динамики ТКЛ в режимах СМ может быть обусловлена не только созданием разности частот ВВ при вращении ТКЛ, но и невзаимными амплитудными и фазовыми акустооптическими эффектами в АОСМ за счёт возникновения временных сдвигов встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции [3,11].

Таким образом, задача по управлению взаимодействием встречных УКИ в ТКЛ на УАС:Ш3+ актуальна как с точки зрения разработки специальных методов по устранению конкуренции встречных УКИ и стабилизации режима биений с целью регистрации малых оптических невзаимностей, так и исследования физики нелинейного невзаимного взаимодействия встречных УКИ не только в АС ТКЛ, но и в других средах, в первую очередь, в средах светозвукопроводов АОСМ и других акустооптических модуляторов (АОМ).

Вместе с тем следует подчеркнуть, что, несмотря на перспективность использования ТКЛ на УАС:Ш3+ в режимах акустооптической СМ, управление взаимодействием встречных УКИ в такой сложной нелинейной системе, какой является ТКЛ, является весьма непростой задачей. Как показали экспериментальные исследования, на взаимодействие встречных УКИ в режимах акустооптической СМ оказывают влияние целый ряд причин, в частности: связь встречных УКИ за счет обратного рассеяния на внутрирезонаторных элементах, уровень накачки, частота модуляции потерь, положение АОСМ в

резонаторе ТКЛ и т.д. Задача еще более усложняется при учете влияния таких факторов, как наведение динамических инерционных решеток инверсной населенности в АС, которые являются одной из причин нелинейной динамики не только ТКЛ, но и линейных лазеров и допускают существование целого ряда периодических, квазипериодических и хаотических режимов генерации, в том числе весьма нетривиальных режимов пространственно-временного гистерезиса и аномально длительной памяти. Кроме того на взаимодействие встречных УКИ в ТКЛ оказывают влияние различного рода дифракционные акустооптические ОС и элементы, обладающие для встречных УКИ фазовой, амплитудной и поляризационной невзаимностями.

Существенно, что до настоящего времени такие акустооптические нев-взаимности изучались исключительно при дифракции ВВ на бегущей УЗ волне. Амплитудные и фазовые характеристики брэгговских акустооптических модуляторов на стоячей УЗ волне при различных углах падения света, длинах акустооптического взаимодействия и т.д. оставались невыясненными. Кроме того специальных исследований относительно влияния акустооптического взаимодействия на параметры встречных УКИ, учитывавших различную геометрию акустооптического взаимодействия световых ВВ и "идеальной" стоячей УЗ волны, не имеющей бегущей компоненты, также не проводилось. Вместе с тем, как нами было теоретически установлено, амплитудные и фазовые акустооптические невзаимности, имеют место в АОСМ не только на бегущих, но и на стоячих УЗ волнах. В частности было показано, что при использовании АОСМ на стоячей УЗ волне в режиме дифракции Брэгга при отсутствии фазового синхронизма параметры УКИ могут существенно изменяться. Так теоретический анализ показал, что в результате акустооптического взаимодействия со стоячей УЗ волной в АОСМ встречные УКИ приобретают невзаимную, меняющую знак по профилю УКИ, частотную модуляцию (чирп), величина которой зависит как от временных сдвигов между прохождением

встречными УКИ АОСМ и минимумом потерь, так и от отстройки угла падения света на АОСМ от угла Брэгга. При этом чирп УКИ, проходящих через АОСМ в минус первом прядке дифракции, особенно значителен, а АОСМ помимо своей основной функции - модуляции потерь, исполняет роль невзаимного амплитудного и фазового элемента, вызывающего, кроме того, еще и невзаимную частотную модуляцию. Как нами было показано, эффект сильного чирпа УКИ в минус первом прядке дифракции при использовании АОСМ на стоячей УЗ волне можно использовать для стабилизации режима биений во вращающемся ТКЛ на УАС:Ш3+ с сильной конкуренцией встречных УКИ при создании УКИ автоподсветки из луча минус первого порядка дифракции, стабилизирующего двунаправленную генерацию за счёт самодифракции основных УКИ и УКИ автоподсветки на наведённых в АС решётках инверсной населённости.

Вместе с тем детальный анализ частотных характеристик (ЧХ) вращающегося ТКЛ требует учета того, что при дифракции Брэгга в реальных АОСМ на стоячей УЗ волне имеют место как фазовая, так и амплитудная невзаимности, обусловленные "паразитной" бегущей компонентой УЗ волны. Указанное обстоятельство с необходимостью требует комплексного учета всех невзаимных эффектов, имеющих место при акустооптическом взаимодействии встречных УКИ как с бегущими, так и со стоячими УЗ волнами. Добавим к сказанному, что при создании ОС по дифрагировавшем лучу характер этих невзаимностей в зависимости от параметров ОС может существенно меняться.

Актуальность проведенных в настоящей диссертационной работе экспериментальных и теоретических исследований обусловлена, кроме вышеизложенного, еще и тем, что существующий к настоящему времени классический подход, описывающий взаимодействие встречных УКИ в ТКЛ в режиме амплитудной СМ, сформулирован без учета частотной модуляции УКИ в АОСМ, когда функция АОСМ сводится только к модуляции потерь в

резонаторе и связи встречных УКИ через обратное рассеяние на торцах. Таким образом, учет невзаимного чирпирования, амплитудных и фазовых невзаим-ностей, вносимых АОСМ на стоячей УЗ волне в ТКЛ, необходим, что существенно дополняет задачу по изучению взаимодействия встречных УКИ в АС ТКЛ в режимах акустооптической СМ.

Цель работы

Цель настоящей работы состояла, во-первых, в исследовании неизвестных ранее физических закономерностей и эффектов нелинейного взаимодействия встречных УКИ как в кристаллической АС ТКЛ с однородно-уширенной линией усиления и медленной релаксацией инверсной населённости, так и в аморфных средах светозвукопроводов АОСМ при взаимодействии со стоячими и бегущими УЗ волнами; во-вторых, с поиском эффективных методов устранения сильной конкуренции встречных УКИ и стабилизации двунаправленной генерации с разными частотами ВВ во вращающихся ТКЛ, работающих в режимах акустооптической СМ, с целью регистрации с помощью ТКЛ скоростей вращения относительно инерциальной системы отсчёта.

Научная новизна.

° Впервые предложено и экспериментально реализовано сочетание в ТКЛ в режимах акустооптической СМ с одной стороны, оптико-физических схем квази- и антирезонансных акустооптических ОС, а с другой стороны, метода ВА, позволяющих, при использовании амплитудных и фазовых невзаимных акустооптических эффектов в АОСМ на стоячих и бегущих УЗ волнах, эффективно управлять конкурентным взаимодействием встречных УКИ и динамикой генерации вращающихся ТКЛ.

° Обнаружены и исследованы новые необычные конкурентные эффекты встречных УКИ во вращающемся ТКЛ в режимах нестационарной СМ, а также в асимметричных схемах ТКЛ с ВА: а) в ТКЛ с антирезонансной акустооптической ОС, при которой резонатор ТКЛ имеет вид "восьмерки" с осью

резонатора, самопересекающейся в АОСМ, и б) в ТКЛ с одной ВА без дифракционной акустооптической ОС. При этом расстояние между АС и центром АОСМ могло быть неравным Ы 4.

0 Впервые проведены детальные экспериментальные исследования ЧХ вращающихся ТКЛ на УАО:Ж3+, т.е. зависимости разности оптических частот ВВ (частоты биений) от разности частот кольцевого резонатора для ВВ П, при устранении конкуренции ВВ с помощью ВА, создаваемой квазирезонансной акустооптической ОС, как стационарной, так и нестационарной. ° Обнаружены и теоретически исследованы невзаимные акустооптические эффекты, возникающие при брэгговской дифракции встречных УКИ на стоячей УЗ волне, при этом исследованы возможности управления амплитудой и фазой световых волн в нулевом и минус первом порядках дифракции в АОМ.

Практическая ценность. ° Предложенные и разработанные в диссертационной работе эффективные методы управления взаимодействием встречных УКИ и динамикой генерации ТКЛ с ВА в режимах акустооптической СМ при использовании различных видов акустооптических ОС существенно расширяют возможности применения ТКЛ для генерации мощных высокостабильных УКИ и для измерения невзаимных оптических эффектов в лазерной гироскопии и гирометрии. ° Предложен и экспериментально реализован метод: устранения паразитной акустооптической невзаимности, возникающей при взаимодействии встречных УКИ в условиях дифракции Брэгга, а также способ устранения возможности образования системы связанных оптических резонаторов в ТКЛ, при создании только одной ВА, а также создания ВА с псевдообращением волнового фронта при использовании специальных отражателей. ° Исследованные особенности акустооптического взаимодействия в АОСМ на бегущих и стоячих УЗ волнах и связанные с этим оптические невзаимности, позволяют управлять фазовой и амплитудной невзаимностью встречных УКИ в

ТКЛ за счёт изменения временных сдвигов между прохождением УКИ АОСМ и минимумом потерь на периоде модуляции, а также отстройки от угла Брэгга.

Новизна и практическая ценность этих методов подтверждается четырьмя Авторскими свидетельствами.

Положения, выносимые на защиту

1. В А, создаваемая квазирезонансной акустооптической ОС при возвращении на АОСМ дифрагировавшего в нём луча большей интенсивности, поз-зволяет стабилизировать режим биений - двунаправленную генерацию с разными частотами ВВ во вращающемся ТКЛ с однородно-уширенной линией усиления и медленной релаксацией инверсной населённости АС (лазер типа В), работающем в режиме акустооптической СМ, при создании в такой несимметричной схеме ТКЛ начальной амплитудной невзаимности для ВВ за счёт отклонения АОСМ от угла дифракции Брэгга.

2. Две ВА, создаваемые антирезонансной акустооптической обратной связью в кольцевых резонаторах типа "восьмерки" и АОСМ, помещенным в области пересечения оси кольцевого резонатора, позволяют стабилизировать режим биений в симметричной схеме вращающегося ТКЛ при отсутствии компенсирующей амплитудной невзаимности за счёт отклонения АОСМ от угла Брэгга, и наличии автокомпенсации акустооптических невзаимностей за счёт симметричной геометрии акустооптического взаимодействия, практически полном устранении дифракционных потерь и резком возрастании эффективности акустооптической ОС и ВА, обусловленных тем, что УКИ автоподсветки остаются в резонаторе ТКЛ и усиливаются в АС.

3. При брэгговской дифракции встречных УКИ на стоячей УЗ волне имеют место амплитудные и фазовые акустооптические невзаимности, обусловленные экспериментально обнаруженным эффектом разных временных сдвигов между временами прохождениями встречными УКИ АОСМ и минимумом дифракционных потерь на периоде модуляции, возникающих как при создания

разности оптических частот ВВ во вращающемся ТКЛ, так и при отстройке частоты модуляции потерь от межмодовой частоты.

4. При дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне при условии отсутствия фазового синхронизма акустооптического взаимодействия у встречных УКИ как в нулевом, так и в минус первом порядках дифракции имеет место чирп -частотная модуляция их оптических частот.

5. При изменении разности частот ВВ во вращающемся ТКЛ в режимах нестационарной СМ имеет место устранение подавления одной из ВВ за счёт обнаруженного эффекта автостабилизации - появления больших потерь для УКИ большей интенсивности, возникающих за счёт разных временных сдвигов встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции.

6. ЧХ у 1,(0.) вращающегося ТКЛ на YAG:Nd3+ с УКИ автоподсветки, создаваемыми квазирезонансной акустооптической ОС, может приближаться к идеальной ЧХ КЛ vb - |fl / 2л-| вдали от области захвата (О >> П 0) при оптимизации параметров ТКЛ (в т. ч., отстройки частоты модуляции от межмодовой частоты, величины отклонения АОСМ от угла Брэгга).

7. При нестационарной самодифракции УКИ автоподсветки в АС ТКЛ с дифракционной акустооптической ОС при небольших доплеровских сдвигах оптической частоты УКИ автоподсветки < 100 кГц имеют место постоянная и знакопеременная светоиндуцированная разности частот ВВ. При этом частота колебаний отражателя в цепи ОС меньше обратного времени релаксации инверсной населённости fK < 1 / 7J ~ 5 кГц), а амплитуда колебаний отражателя а>(0,1-1)Я.

Личный вклад автора. Все изложенные результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались на III Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов

"Теоретическая и прикладная оптика", (Ленинград, 1988), VI Всесоюзной

конференции "Оптика лазеров", (Ленинград, 1990), а также У1 Международной научно-практической конференции "Современное состояние естественных и технических наук", (Москва, 20.03.2012), УШ Международной научно-практической конференции "Современное состояние естественных и технических наук", (Москва, 14.09.2012), проводившихся журналом из списка ВАК "Естественные и технические науки".

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 17 печатных работах, включая 8 статей в рецензируемых научных журналах из списка ВАК России, 4 - Авторских свидетельства, 4 доклада на всероссийских и международных конференциях и 1 препринт НИИЯФ. Перечень опубликованных автором работ по теме диссертации приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, списка цитированной литературы и приложения (списка сокращений и ключевых слов). Общий объем составляет 148 страниц, включая 39 рисунков и 189 библиографических ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проводится обоснование актуальности темы исследований, формулируются цели диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость проведённых исследований, основные положения, выносимые на защиту, приводятся данные о публикациях автора диссертации и об апробации полученных им результатов.

Первая глава посвящена исследованию конкурентного взаимодействия встречных УКИ во вращающихся ТКЛ на УАО:Ш3+ с ВА, создаваемыми с помощью оптических ОС.

В § 1.1, являющемся обзорным, рассмотрены результаты теоретических исследований нелинейно-оптического взаимодействия световых ВВ в ТКЛ с ВА на наведенных в АС динамических решетках инверсной населенности как в режимах свободной генерации, так и в режимах СМ.

В §1.2 приведены данные об экспериментальных установках, использовавшихся при выполнении диссертационной работы. Схема одной из установок показана (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема экспериментальной установки ТКЛ на УАО:Ш3+ с различными способами создания волн автоподсветки (ВА) в режимах акустооптической синхронизации мод: 1 - активная среда; 2 - 4 - зеркала кольцевого резонатора; 5 - невзаимный частотный фарадеевский элемент; 6 - акустооптический синхронизатор мод (АОСМ); 7 - зеркала для создания ВА; 8 - зеркало с линзой 9 и 10 - уголковая (4. 90°) призма полного внутреннего отражения для создания ВА и квазирезонансной акустооптической обратной связью (ОС) с помощью дифрагировавших в АОСМ лучей (расстояние между линзой и отражателем равно фокусному расстоянию линз).

В §1.3.1 дается обзор экспериментальных исследований конкурентного взаимодействия встречных УКИ во вращающихся ТКЛ в режимах акустооптической СМ при отсутствии ВА.

В результате обзора проведенных исследований взаимодействия световых ВВ и ВА в АС ТКЛ сделан вывод о том, что использование метода

X

ВА в режимах СМ намного предпочтительнее, чем в режимах свободной генерации, поскольку при пространственно-временной развязке УКИ в АС, когда модулятор располагался на расстоянии ¿/4 (£- периметр кольцевого резонатора) от центра АС при существенном уменьшении связи ВВ в ТКЛ счет обратного рассеяния тх 2 эффективность метода ВА существенно возрастает.

При этом в режимах свободной генерации должны использоваться две ВА, и в цепях ОС должны располагаться невзаимные амплитудные элементы, пропускающие ВА и ослабляющие обратное излучение.

Вместе с тем экспериментальные исследования показали, что в режиме СМ, даже при реализации пространственно-временной развязки встречных УКИ в АС, при вращении ТКЛ (|п|>0) конкуренция между встречными УКИ обычно значительно возрастала. Так, с ростом |П| в режиме СМ происходило увеличение степени подавления одной из ВВ (обычно подавлялась волна, распространяющаяся по направлению вращения) по сравнению с режимами свободной генерации. Нами было показано, что такая особенность динамики ТКЛ в режимах СМ может быть обусловлена не только созданием разности частот ВВ при вращении ТКЛ, но также невзаимными амплитудными и фазовыми акустооптическими эффектами в АОСМ на стоячей и бегущей УЗ волне за счёт возникновения различных временных сдвигов встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции, возникающих при отстройке частоты модуляции потерь от межмодовой частоты и при вращении ТО. При

этом разница во временах прохождения встречными УКИ АОСМ приводит к тому, что при изменении знака Ам изменяется знак разности эффективных коэффициентов усиления и потерь для встречных УКИ, и, соответственно, знак разности добротностей ВВ.

В § 1.3.2-1.3.3 рассмотрены результаты экспериментальных исследований динамики генерации вращающегося ТКЛ при встречном и попутном

взаимодействии ВВ и ВА, создаваемых с помощью внешних отражателей (в том числе с помощью отражателей, осуществляющих квазиобращение волнового фронта), или квазирезонансной ОС. При встречном взаимодействии ВВ и ВА во вращающемся ТКЛ, был обнаружен новый эффект конкурентного взаимодействия УКИ, названный амплитудно-частотной бистабильностью УКИ, обусловленный конкурентными процессами рассеяния встречных УКИ и УКИ автоподсветки на динамических решетках инверсной населенности в АС при создании частотной невзаимности кольцевого резонатора из-за вращения ТКЛ.

В § 1.4 рассмотрены результаты экспериментальных исследований конкурентного взаимодействия встречных УКИ во вращающемся ТКЛ на УАО:Ш3+, работающего в режимах акустооптической СМ, с ВА, создаваемой с помощью квазирезонансной дифракционной акустооптической ОС.

Эти исследования позволили установить эффективный способ устранения сильной конкуренции встречных УКИ во вращающемся ТКЛ, а также стабилизировать как режим СМ, так и режим биений. При этом было показано, что стабилизация двунаправленной генерации и разности частот встречных УКИ во вращающемся ТКЛ может быть осуществлена при создании только одн_о_й__ВА, что позволяет реализовать метод В А без использования специальных невзаимных амплитудных элементов в цепи ОС. Вместе с тем было установлено, что для выравнивания интенсивностей встречных УКИ в такой несимметричной схеме ТКЛ с одной ВА необходимо было создать начальную амплитудную акустооптическую невзаимность встречных УКИ в АОСМ, что достигается отклонением АОСМ от угла Брэгга.

Показано, что одновременная стабилизация двунаправленной генерации встречных УКИ во вращающемся ТКЛ, режима СМ и сигнала биений ^ при использовании только одной ВА обусловлена особенностями дифрагировавшего на АОСМ излучения, а именно: 1) поляризационной развязкой ос-

новных и дифрагировавших УКИ, благодаря чему реализуется дифракционная невзаимность цепи акустооптической ОС для встречных УКИ и УКИ автоподсветки, 2) наличием сильного нелинейного чирпа двух (основного и "фонового") дифрагировавших УКИ автоподсветки на периоде модуляции.

В §1.5 приведены результаты экспериментальных исследований конкурентного взаимодействия встречных УКИ в ТКЛ с ВА, создаваемыми антирезонансной акустооптической ОС, реализуемой с самопересекающейся в АОСМ осью кольцевого резонатора под углом а, близким к удвоенному углу Брэгга а » 2©в (см. рис. 2 а, б).

Рис. 2, а, б. Принципиальная (а) и реализованная в эксперименте (б) схемы ТКЛ на

YAG: Nd3+, работающих в режиме акустооптической СМ с ВА, создаваемыми антирезонансной акустооптической ОС: 1-7 - зеркала кольцевого резонатора вида "восьмерки" а) и "вывернутой восьмёрки" б) для обеспечения: самопересечения оси ТКЛ в АОСМ под двойным углом Брэгга 2вв а), б) и чувствительности ТКЛ к вращению б); 8 -АС; 9 - АОСМ на стоячей УЗ волне; 10 - невзаимный частотный фарадеевский элемент.

Показано, что в такой схеме при выборе симметричной геометрии взаимодействия ВВ и ВА в АС (расстояние от АОСМ до АС равно Ь/4) возможна полная компенсация невзаимных акустооптических эффектов. Вместе с тем в асимметричной схеме ТКЛ с антирезонансной акустооптической ОС при расположении АС, например, на расстоянии ¿/8 от АОСМ, возможно управление обнаруженными бифуркационными одноимпульсными режимами, параметрами встречных УКИ и их числом на периоде модуляции при изменении мощности или частоты УЗ волны в АОСМ, а также угловой отстройки от угла Брэгга|Дв(.

Вторая глава посвящена исследованию невзаимных эффектов для встречных УКИ и динамики генерации вращающегося ТКЛ при резонансных и нерезонансных периодических возмущениях.

В §2.1 исследовано конкурентное взаимодействие встречных УКИ во вращающихся ТКЛ при наличии невзаимных акустооптических эффектов в условиях дифракции Брэгга на бегущей УЗ волне как при наличии, так и при отсутствии дифракционной акустооптической ОС.

Показано, что для создания компенсирующей амплитудной невзаимности ВВ в ТКЛ с одной_ВА можно использовать тот факт , что при брэгговской дифракции ВВ в реальных АОСМ на стоячей УЗ волне, имеющих бегущую компоненту (-5%), при отстройке от угла Брэгга на |дв|«иА/2/, фазовая невзаимность устраняется, а амплитудная невзаимность, отсутствующая при |д5|=0, становится максимальной, и ее знак определяется знаком дв (при

Ав > 0 ббльшие потери имеет ВВ Г, имеющая проекцию скорости против скорости распространения УЗ волны).

Установлено, что наличие такой начальной акустооптической невзаимности, при неравенстве интенсивностей ВВ в покоящемся ТКЛ, приводит к ситуации когда АХ вращающегося ТКЛ полностью определяются

амплитудной невзаимностью АОСМ, при этом увеличение |п| приводит еще к большему подавлению более слабой волны, и выравнивания интенсивностей встречных УКИ не происходит ни при каких доступных в эксперименте П (|С2/2тг|тах >1 МГц) (см. рис. 3, кривые 1). Вместе с тем было показано, что

величиной и знаком акустооптических невзаимностей ВВ в ТКЛ можно управлять при использовании дифракционной акустооптической ОС с АОМ

Рис. 3. Характерные экспериментальные зависимости интенсивностей световых встречных волн (ВВ) 7* от разности частот резонатора ТКЛ для ВВ П во вращающихся ТКЛ на УАС:Ш3+ при максимальной амплитудной Д/ = (/" —/+)//ПАД ® ЫМАХ 11

минимальной фазовой акустооптических невзаимностяхДФ=Ф -Ф+» 0, создаваемых акустооптическим модулятором ВВ при дифракции Брэгга на бегущей компоненте стоячей УЗ волны при Д°в = &° -@в=> пЛ/21* +5':

Кривые 1 - волна автоподсветки (ВА) отсутствует, Кривые 2, 3 создается одна ВА, получаемая из ВВ большей интенсивности /± (2), или из дифрагировавшего луча большей интенсивности 1дИФ (3). В цепи акустооптической обратной связи, создающих ВА невзаимные амплитудные элементы отсутствуют.

В §2.2 приводятся результаты исследований новых амплитудных и фазовых, постоянных и знакопеременных невзаимных акустооптических эффектов для встречных УКИ при дифракции Брэгга на стоячей ультразвуковой УЗ волне.

Установлено, что главной причиной возникновения акустооптических невзаимностей встречных УКИ при взаимодействии со стоячей УЗ волной являются различные временные сдвиги между прохождением встречными УКИ АОМ и минимумом дифракционных потерь Д(12 • Исследована возможность управления величиной акустооптических невзаимностей за счет изменения как Д/12, так и геометрии акустооптического взаимодействия встречных УКИ со стоячей УЗ волной (см. рис. 4, 5).

Рис. 4, 5. Зависимости фазовой ДФ„ = Ф~-Ф* (рис. 4) и амплитудной АЕ* = Е~ - Е* (рис. 5) невзаимностей встречных УКИ на выходе из акустооптического модулятора (АОМ) в нулевом порядке дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне от угловой отстройки от угла Брэгга АВ=в-9В при различных временных сдвигах между прохождением УКИ АОМ и минимумом дифракционных потерь Д?± =|/±-/м|, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 не (кривые

Показано, что независимо от знака Ав, АОСМ вносит большие потери для УКИ, проходящих АОСМ с опережением относительно минимума модулирующего напряжения, по сравнению с потерями для УКИ встречного направления. Вместе с тем фазовая невзаимность встречных УКИ знакопеременна: направление, в котором УКИ получают больший фазовый набег, определяется знаком Ав. При Ав > О фазовый набег для отстающих

Рис.4

Рис. 5

1, 2, 3,4, 5).

УКИ ф- больше, чем у опережающих, и наоборот. Таким образом, установлено, что АОМ на стоячей УЗ волне может одновременно выполнять двойную функцию - АОСМ и невзаимного амплитудного и фазового элемента, эффективность которого определяется, в частности, угловой отстройкой от угла Брэгга Ав и временной задержкой между прохождением УКИ АОМ и минимумом потерь на периоде модуляции д/12.

/ не

Рис. 6 Рис. 7

Рис. 6, 7. Зависимости медленно меняющихся фаз встречных (±) УКИ от времени Фо = А^Ё0(1) на выходе из акустооптического модулятора (АОМ) в нулевом порядке дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне при Ад =5' для отстающих (/_ > ) УКИ при разных временных сдвигах между прохождением УКИ АОМ и минимумом дифракционных потерь Д/±=|/±-/и|, = 0; 0,3; 0,4 не, (кривые 1, 2, 3) (рис. 6) и для опережающих ('+<'м) УКИ, Д/+=0,4 не при различных отстройках от угла Брэгга Дй =6-0в= 2'; 4'; 6'; 5' (кривые 1,2,3,4) (рис. 7).

Вместе с тем нами был обнаружен и исследован невзаимный чирп встречных УКИ при дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне. Показано, что для встречных УКИ невзаимность по чирпу нелинейна и имеет место при условии отсутствия фазового синхронизма Дв *0, при этом установлены зависимости величины и знака чирпа УКИ от временных сдвигов между прохождением

УКИ АОМ и экстремумом модулирующего напряжения Д/12, а также отстройки угла падения света на АОМ от угла Брэгга Дв (см. рис. 6,7).

Установлено, что при отсутствии фазового синхронизма Ав Ф 0 знак чирпа определяется знаком Д в, причем для переднего и заднего фронта УКИ знак чирпа различен.

£-1(0, рад

г, не

0.2 0.4 06 0.8

Рис. 8

Ф-\{>), рад

V

Г, нс

0.6 0.8

Рис. 9

Рис. 8, 9. Зависимости медленно меняющихся амплитуды поля Е_х(г) (рис. 8) и фаз Ф;,(!) = (рис. 9) дифрагировавших отстающих (/_ > ¡м , временной сдвиг между

прохождением УКИ АОМ и минимумом дифракционных потерь Л/_ = | /_ -<м| = 0.1 нс) УКИ с параметрами /3 = 0, = 0, а. = 1,4-10"20, что соответствует длительности УКИ г = [(21п2)/а]'/2 я 0,14 нс, на выходе из акустооптического модулятора (АОМ) в -1 порядке дифракции Брэгга от времени при отстройке от угла Брэгга Дд = в—вв = 5'.

Кроме того нами был обнаружен эффект сильного чирпа УКИ, проходящих через АОСМ в минус первом порядке дифракции. Показано, что этот эффект можно использовать для стабилизации режима биений и СМ во вращающемся ТКЛ с сильной конкуренцией ВВ при создании УКИ автоподсветки за счет эффективного усреднения инверсной населенности и поля излучения в резонаторе лазера (см. рис.8, 9).

Теоретически установлена возможность управления как фазой, так и амплитудой световых волн в нулевом и минус первом порядках дифракции в АОМ на стоячей УЗ волне за счёт изменения амплитуды УЗ волны и угла падения света на АОМ (см. рис. 10, 11). В частности, показано, что при некоторой угловой отстройке от угла Брэгга Ав = А°н, величина которой определяется длиной АОМ и не зависит от мощности УЗ волны, фазовый набег походящей через АОМ волны ф0 имеет экстремум, знак которого определяется знаком отстройки дй, а фазовый набег световой волны в минус первом порядке дифракции ф_, может быть устранен.

Рис. 10, 11. Зависимости фазовых набегов в нулевом Ф0(АВ) = Л^£0(ДВ) (рис. 10) и минус первом Ф_1(АВ)= ArgË.l(Aв) (рис. 11) порядках дифракции на выходе акустооптического модулятора (АОМ) на стоячей УЗ волне в режиме дифракции Брэгга от угловой отстройки от угла Брэгга Ав = в—6в. Расчёты проводились при следующих параметрах АОМ со светозвукопроводом из плавленого кварца:

/хй = 23,5x5 мм, Я = 1,0641 мкм, п = е^2 =1,4497, Л = 47,68 мкм. иУЗ = 5,95-105 см/с, 0/2я = 125 МГц, М2 = 1,56-Ю"18 с3/г, Руз=\ Вт.

В §2.3 приводятся результаты исследований взаимодействия встречных УКИ во вращающихся ТКЛ в режимах нестационарной СМ, имеющей место при достаточно больших отстройках частоты модуляции от межмодовой

частоты 0,2 кГц< |Лл/1<100 кГц и характеризующейся наличием синфазной модуляции интенсивностей встречных УКИ на частотах |Д1М | и ее гармониках

/с = к I' (кК1ЛХ ~ 10 ).

Экспериментально обнаружен эффект различного временного сдвига встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции при изменении разности частот ВВ во вращающемся ТКЛ в режиме нестационарной СМ. Показано, что наличие такой разности времен прохождения встречными УКИ АОСМ, а также смещения центра спектров мод УКИ к центру линии усиления АС обеспечивает автостабилизацию двунаправленной генерации во вращающемся ТКЛ. Вместе с тем нами были установлены новые возможности регистрации невзаимных оптических эффектов с помощью ТКЛ - по величине расщепления спектров частот: 1) синфазной модуляции интенсивностей ВВ /с (П = 0) = к |ДМ | в режимах нестационарной СМ и 2) релаксационных синфазных колебаний интенсивностей ВВ {/Р1 рп (О = 0) = /,,, /^2 } в

режимах стационарной СМ.

Третья глава посвящена детальному рассмотрению результатов

исследований ЧХ вращающихся ТКЛ на У АС: с ВА, т.е. зависимости разности оптических частот ВВ (частоты биений уь) от разности частот кольцевого резонатора для ВВ О, при устранении конкуренции встречных УКИ с помощью акустооптической квазирезонансной ОС (см. § 3,1) и антирезонансной ОС (см. § 3.2).

Установлено, что основным физическом механизмом, определяющим искажения ЧХ вращающегося ТКЛ с ВА, создаваемых с помощью акустооптической квазирезонансной ОС (см. рис. 12), является изменение эффективной связи встречных УКИ вследствие временных сдвигов встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции (/±>£/4с, /+ ^ /_)) при

изменении как отстройки частоты модуляции Ам (см. рис. 13), так и частотной невзаимности кольцевого резонатора О.

Установлено, что ЧХ ТКЛ уь(С1) с квазирезонансной акустооптической ОС может быть приближена к идеальной ЧХ КЛ уь = |П / 2л\, вдали от области захвата (П » ) при оптимизации параметров ТКЛ (в том числе, Ам, Авв).

В режиме стационарной синхронизации мод-

монотонная зависимость

Рис.12 а!2л' кГц

0 200

Д„ 1ц

Рис.13

Рис. 12. Характерные экспериментальные зависимости разности частот ВВ У/, от разности частот кольцевого резонатора для ВВ й во вращающемся ТКЛ на УАС:Ш3+ в режимах стационарной акустооптической СМ (|ДМ | < 200 кГц) со стабилизацией двунаправленной генерации одной ВА, создаваемой с помощью квазирезонансной акустооптической ОС, при различных значениях отстройки частоты модуляции потерь от

межмодовой частоты Ам = \/м — с/Ь\.

Область захвата ВВ £^,/2;г«600 Гц. Верхние кривые - Дм «200 Гц; средние кривые - Ам »0; нижние кривые - Аи « - 200 Гц. Пунктирная прямая - идеальная ЧХ КЛ. Рис. 13. Характерные экспериментальные зависимости разности частот ВВ У^ от

отстройки частоты модуляции потерь от межмодовой частоты Ам=\/м-с/Ь\ во вращающемся ТКЛ на УАй:Ш3+ в режимах акустооптической СМ со стабилизацией двунаправленной генерации одной ВА, создаваемой с помощью квазирезонансной акустооптической ОС, при различных значениях разности частот кольцевого резонатора О.

10; 18 кГц (кривые 1, 2, 3). Ширина области захвата частот ВВ

0/2л*500 Гц.

Показано, что "восьмеркообразная" геометрия резонатора TKJI, за счет которой реализуется антирезонансная акустооптическая ОС, при значительном возрастании акустооптических невзаимных эффектов в АОСМ при наличии акустооптической ОС, приводит к очень сильной зависимости ЧХ vb(Cl), а также электромагнитного поля встречных УКИ от асимметрии резонатора, величины отклонения АОСМ от угла Брэгга Д вв, отстройки частоты модуляции от двойной межмодовой частоты Ам = (fM -2 с/1).

В §3.3 приводятся результаты экспериментальных ЧХ вращающегося ТКЛ с ВА при нестационарной дифракционной акустооптической ОС, создаваемой за счет колебаний отражателя (диэлектрического зеркала или призмы, поворачивающей изображение на 180") в цепи ОС.

Рис. 14. Экспериментальная зависимость амплитуды знакопеременной светоиндуцированной разности частот встречных волн (ВВ) 5У/, в ТКЛ на УАС:Нс13+ в режиме акустооптической синхронизации мод (СМ) со стабилизацией двунаправленной генерации УКИ автоподсветки, создаваемыми с помощью нестационарной акустооптической обратной связи (ОС), от относительной амплитуды колебаний отражателя а/Яв цепи ОС: Частота колебаний отражателя /к «20 Гц, начальная разность частот ВВ

УЬ.0 8 кГц. Область захвата частот ВВ £1о¡2л «300 Гц, и 250 МГц, гш ~ 0.1 не.

При этом были обнаружены: а) новые светоиндуцированные знакопеременные и постоянные оптические эффекты при медленной самодифракции УКИ автоподсветки в АС ТКЛ, имеющие место при небольших доплеровских сдвигах оптической частоты УКИ автоподсветки (Дуд < 100 кГц)

и малых частотах колебаний отражателя в цепи ОС (/к <1/7}) (см. рис. 14) и б) эффекты стабилизации сигнала уь как в режиме ЧМ УКИ при п/к « т\км |, так и в режиме стационарной СМ Ам я 0 при /Р < /к <. 77со / 0.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ сформулированы основные результаты и выводы.

1. Установлено, что стабилизация режима биений - двунаправленной генерации с разными частотами ВВ во вращающемся ТКЛ с однородно-уширенной линией усиления и медленной релаксацией инверсной населённости АС (лазер типа В), работающем в режиме акустооптической СМ может быть осуществлена: во-первых, с помощью одной ВА, создаваемой квазирезонансной акустооптической ОС при возвращении на АОСМ дифрагировавшего в нём луча большей интенсивности, и при создании в такой несимметричной схеме ТКЛ начальной амплитудной невзаимности для ВВ за счёт отклонения АОСМ от угла дифракции Брэгга; во-вторых, с помощью двух ВА, создаваемых антирезонансной акустооптической ОС в симметричных кольцевых резонаторах типа "восьмерки" и АОСМ, помещенным в области пересечения оси кольцевого резонатора.

В то же время, наряду с эффектами автостабилизации, были обнаружены интересные с точки зрения нелинейной динамики оптических систем новые виды конкурентного взаимодействия УКИ - управляемые режимы с несколькими УКИ на периоде модуляции, а также бифуркационные одноим-пульсные режимы. Эти эффекты наблюдались в асимметричных схемах ТКЛ с ВА: а) в ТКЛ с "восьмёркообразным" резонатором при расположении АОСМ,

например, на расстоянии L/8 (а не, как обычно, на L/4) от АС (L - периметр TKJI) и б) в ТКЛ с одной ВА без дифракционной акустооптической ОС. 2. Установлено, что основными причинами, приводящими к одновременной стабилизации во вращающемся ТКЛ на YAG : Nd3+ режимов СМ и биений при использовании вместо двух только одной ВА, являются особенности дифрагировавшего в АОСМ излучения, а именно: 1) поляризационная развязка основных и дифрагировавших УКИ, благодаря чему реализуется дифракционная невзаимность цепи акустооптической ОС для встречных УКИ и УКИ автоподсветки, 2) обнаруженный эффект сильного нелинейного чирпа основного и "фонового" дифрагировавших УКИ автоподсветки, благодаря чему достигается эффективное усреднение инверсной населенности и поля излучения в резонаторе лазера.

Показано, что для создания компенсирующей амплитудной невзаимности ВВ в ТКЛ с одной ВА можно использовать тот факт , что при брэгговской дифракции ВВ в реальных АОСМ на стоячей УЗ волне, имеющих бегущую компоненту (-5%), при отстройке от угла Брэгга на |дй|яиА/2/, фазовая невзаимность устраняется, а амплитудная невзаимность имеет максимум.

3. Теоретически показано, что при дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне для встречных УКИ имеют место невзаимные амплитудные и фазовые аку-стооптические эффекты, обусловленные разными временными сдвигами между временами прохождения встречными УКИ АОСМ и минимумом дифракционных потерь на периоде модуляции Д/|2. При этом величиной и знаком таких акустооптических невзаимностей можно управлять за счет изменения как Д/|2, так и геометрии акустооптического взаимодействия. Установлено, что независимо от знака отстройки от угла Брэгга |д д |, АОСМ вносит большие потери для УКИ, проходящих АОСМ с опережением относительно минимума модулирующего напряжения, по сравнению с потерями для УКИ встречного направления. Вместе с тем знак фазовой невзаимности определяется знаком

Дй. При Дд > 0 фазовый набег для отстающих УКИ Ф0 больше, чем у опережающих, и наоборот.

4. Теоретически установлено, что парциальные величины акустооптических невзаимностей, возникающих при взаимодействии световых ВВ с бегущими и стоячими УЗ волнами могут быть сопоставимы, а их общее влияние на соотношение интенсивностей встречных УКИ в зависимости от направления распространения бегущей компоненты УЗ волны и разности времён прохождения через АОСМ в отсутствии фазового синхронизма акустооптиче-ского взаимодействия (|дв0) может как усиливаться, так и ослабляться.

При этом набег фазы световой волны в нулевом порядке дифракции Ф0 при прохождении через АОСМ на стоячей УЗ волне имеет экстремум, знак которого определяется знаком отстройки |Дд|, а фазовый набег в минус первом порядке дифракции Ф_, может быть устранен.

5. Теоретически показано, что при дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне в нулевом и минус первом порядках дифракции в отсутствие фазового синхронизма акустооптического взаимодействия (|дв|*0) встречные УКИ имеют невзаимный чирп. Установлены зависимости величины и знака чирпа переднего и заднего фронта УКИ в нулевом порядке дифракции от временных сдвигов между прохождением УКИ АОСМ и от отстройки от угла Брэгга.

6. Экспериментально обнаружен эффект разных временных сдвигов встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции при изменении разности частот ВВ во вращающемся ТКЛ в режиме нестационарной СМ, позволяющий устранить подавление одной из ВВ во вращающемся ТКЛ за счет создания ббльших потерь для УКИ с большей интенсивностью.

7. Экспериментально показано, что ЧХ вращающегося ТКЛ с квазирезонансной акустооптической ОС может приближаться к идеальной ЧХ КЛ уь=\Ш2л\ вдали от области захвата (П » П0) при оптимизации параметров

TKJI (в т. ч., отстройки частоты модуляции от межмодовой частоты, величины отклонения АОСМ от угла Брэгга).

При этом уже в покоящихся TKJI обнаружены новые невзаимные светоиндуцированные эффекты - постоянные и знакопеременные разности частот ВВ при медленной нестационарной самодифракции УКИ автоподсветки, получаемой при небольших допплеровских сдвигах их оптической частоты (AvD <100 кГц) и малых частотах колебаний отражателя в цепи ОС

Диссертация основывается на следующих публикациях:

1. Кравцов Н.В., Парфенов, C.B., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер. - Авторское свидетельство СССР № 1538845, приоритет от

20.01.1988.

2. Кравцов Н.В., Парфенов, C.B., Шелаев А.Н. Амплитудно-частотные характеристики вращающегося твердотельного кольцевого лазера в режимах нестационарной акустооптической синхронизации мод. - Квантовая электроника, 1988, т. 15, № 12, с. 2434-2440.

3. Кравцов Н.В., Парфенов, C.B., Шелаев ^.//.Твердотельный кольцевой лазер. - Авторское свидетельство СССР № 1628799, приоритет от

21.02.1989.

4. Кравцов Н.В., Парфенов, C.B., Шелаев /4.Я.Твердотельный кольцевой лазер. - Авторское свидетельство СССР № 1760932, приоритет от

02.04.1990.

5. Кравцов Н.В., Клочан Е.Л., Парфенов C.B., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер. - Авторское свидетельство СССР № 1759210, приоритет от 02.04.1990.

6. Корниенко JJ.C., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Парфенов C.B., Ше-лаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер с волнами автоподсветки и обратной дифракционной акустооптической связью. - Препринт НИИ ядерной физики МГУ №89-27/104, М., 1989, с. 1-43.

7. Кравцов Н.В., Парфенов C.B., Шелаев Л.Я.Твердотельный кольцевой лазер с волнами автоподсветки и дифракционной акустооптической обратной связью. - Известия АН СССР, сер. физическая, 1990, т. 54, № 12, с. 24142419.

8. Веселовская Т.В., Клочан Е.Л., Ларионцев Е.Г., Парфенов, C.B., Шелаев А.Н. Амплитудная и фазовая невзаимности акустооптических модуляторов для встречных световых волн при дифракции Брэгга. - Квантовая электроника, 1990, т. 17, №7, с. 823-828.

9. Кравцов Н.В., Парфенов C.B., Шелаев А Я.Твердотельный кольцевой лазер с волнами автоподсветки и дифракционной акустооптической обратной связью. - Тезисы докл. VI Всесоюз. конф. "Оптика лазеров", Ленинград, 1990, с. 258. Известия АН СССР, сер. физическая, 1990, т. 54, № 12, с. 24142419.

10. Палеев М.Р., Парфенов C.B. Стабилизация режима биений в твердотельном кольцевом лазере с помощью волн автоподсветки. Тезисы докладов III Всесоюзной конф. молодых ученых и специалистов "Теоретическая и прикладная оптика", Ленинград, 1988, с. 63-64.

11. Кравцов Н.В., Парфенов C.B., Шелаев /1.ЯТвердотельный кольцевой лазер с волнами автоподсветки и антирезонансной дифракционной акустооптической обратной связью. - Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 11,

с. 1408-1411.

12. Кравцов Н.В., Парфенов C.B., Шелаев А.Н. Стабилизация режима биений и знакопеременная оптическая невзаимность при нестационарной са-

модифракции волн автоподсветки в активной среде твердотельного кольцевого лазера. - Квантовая электроника, 1991, т. 18, № 1, с. 76-78.

13. Кравцов Н.В., Парфенов C.B., Шелаев А.Н. Частотные характеристики твердотельного кольцевого лазера с волнами автоподсветки в режиме синхронизации мод. - Квантовая электроника, 1991, т. 18, № 5, с. 566-571.

14. Парфёнов C.B., Шелаев А.Н. Фазовые характеристики брэгговских акустооптических модуляторов на стоячей ультразвуковой волне. - Естественные и технические науки, 2011, № 4, с. 45-47.

15. Парфёнов C.B., Шелаев А.Н. Невзаимные оптические эффекты для встречных световых УКИ при дифракции Брэгга на стоячей ультразвуковой волне. - Естественные и технические науки, 2011, № 5, с. 22-26.

16. Парфёнов C.B., Шелаев А.Н. Стабилизация режима биений во вращающемся кольцевом лазере на YAG:Nd3+ с помощью УКИ автоподсветки с чирпом оптической частоты, создаваемом в синхронизаторе мод на стоячей ультразвуковой волне. Материалы YI Международной научно-практической конференции "Современное состояние естественных и технических наук", М., 20.03.2012, с. 22-27.

17. Парфёнов C.B., Шелаев А.Н. Управление взаимодействием встречных УКИ во вращающихся твердотельных кольцевых лазерах на YAG:Nd3+ с помощью акустооптических обратных связей и невзаимных эффектов. Материалы YIII Международной научно-практической конференции "Современное состояние естественных и технических наук", М., 14.09.2012, с. 10-21.

Список сокращений (ключевых слов):

TKJI (ГКЛ) - твёрдотельный (газовый) кольцевой лазер АЧХ - амплитудно-частотные характеристики УКИ — ультракороткие импульсы света

ВВ - встречные волны

ВА - волны автоподсветки

ОС - обратная связь

СМ - синхронизация мод

АОСМ - акустооптический синхронизатор мод

АОМ - акустооптический модулятор

УЗ волна - ультразвуковая волна

Подписано в печать: 17.12.2012

Объем: 1,0 п.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 69686 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского, д. 39 (495) 363-78-90; www.reglet.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Конкурентное взаимодействие встречных УКИ во вращающихся твердотельных кольцевых лазерах (ТКЛ) на УАС:М3+ с волнами автоподсветки (ВА), создаваемыми с помощью оптических обратных связей (ОС):

§1.1. Ослабление конкуренции встречных УКИ по вращающихся ТКЛ с помощью ВА (обзор теоретических и экспериментальных работ).

§1.2. Экспериментальная установка.

§1.3. Взаимодействие встречных УКИ во вращающихся ТКЛ с ВА, создаваемыми с помощью внешних отражателей или квазирезонансной ОС

§1.3.1. Конкурентное взаимодействие встречных УКИ во вращающихся ТКЛ в режимах акустооптической синхронизации мод при отсутствии

§1.3.2. Конкурентные эффекты встречных УКИ во вращающихся ТКЛ при встречном взаимодействии встречных волн и В А.

§1.3.3. Конкурентные эффекты встречных УКИ во вращающихся ТКЛ при попутном взаимодействии встречных волн и В А.

§1.4. Взаимодействие встречных УКИ и автостабилизация двунаправленной генерации во вращающихся ТКЛ с ВА, создаваемой квазирезонансной акустооптической ОС.

§1.5. Конкурентные эффекты встречных УКИ в ТКЛ с ВА, создаваемой антирезонансной акустооптической ОС.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА II. Невзаимные эффекты для встречных УКИ и динамика генерации вращающихся ТКЛ при резонансных и нерезонансных периодических возмущениях:

§2.1. Конкурентное взаимодействие встречных УКИ во вращающихся ТКЛ при наличии невзаимных акустооптических эффектов в условиях дифракции Брэгга на бегущей УЗ волне.

§2.1.1 ТКЛ без дифракционной акустооптической ОС.

§2.1.2 ТКЛ с дифракционной акустооптической ОС.

§2.2. Невзаимные акустооптические эффекты для встречных УКИ при дифракции Брэгга на стоячей ультразвуковой УЗ волне.

§2.3. Взаимодействие встречных УКИ и автостабилизация двунаправленной генерации во вращающихся ТКЛ в режимах нестационарной СМ 92 Выводы к главе II.

ГЛАВА III. Частотные характеристики (ЧХ) вращающихся ТКЛ с ВА при устранении конкуренции встречных УКИ с помощью дифракционных акустооптических ОС:

§3.1. ЧХ вращающихся ТКЛ с В А, создаваемой квазирезонансной дифракционной акустооптической ОС.

§3.2. ЧХ вращающихся ТКЛ с ВА и антирезонансной дифракционной акустооптической ОС.

§3.3. Эффект светоиндуцированной постоянной и знакопеременной оптической невзаимности и стабилизации режима биений в ТКЛ с ВА при нестационарной дифракционной акустооптической ОС.

Выводы к главе III.

Актуальность работы. Во второй половине 20 века классическая оптика была дополнена, по меньшей мере, двумя новыми разделами, обусловленных созданием лазеров, - Нелинейной оптики и Оптики лазеров, что позволило перейти к изучению оптических явлений на качественно новом уровне, в частности, позволило изучать взаимодействие с веществом не только "обычных" световых воли, но и ультракоротких импульсов света (УКИ) внутри различных оптических резонаторов. Данная диссертация относится к разделу Оптика лазеров и посвящена изучению ряда невзаимных оптических эффектов для встречных УКИ - эффектов Саньяка и невзаимных фазовых и амплитудных акустооптических эффектов в особом случае - во вращающихся твёрдотельных кольцевых лазерах (ТКЛ) с однородно-уширенной линией усиления активной среды (АС) и медленным временем релаксации инверсной населённости. Такая постановка задачи была обусловлена рядом причин. Во-первых, сами ТКЛ являются уникальным инструментом для измерения невзаимных оптических эффектов и угловых скоростей вращения [1-10, 118]. Во-вторых, твердотельные АС (и, в первую очередь, YAG :Nd3+) по ряду своих лазерно-физических характеристик существенно превосходят газовые АС. Так, за счет большой ширины линии люминесценции и большого коэффициента усиления в ТКЛ па YAG : Nd3+, даже при малом периметре резонатора, возможно получение режима вынужденной синхронизации мод (СМ), в котором моды стабилизированы и эквидистантны, а встречные волны (ВВ) представляют собой периодические последовательности УКИ с длительностью много меньшей времени обхода светом резонатора [11-38]. Таким образом, благодаря режиму СМ удается существенно улучшить спектрально-временные характеристики излучения ТКЛ и более чем на порядок уменьшить связь ВВ за счет обратного рассеяния и область захвата их частот. В-третьих, как показали проведенные исследования, для стабилизации режима вынужденной СМ целесообразно применять амплитудную акустооптическую СМ [33-36, 39-58, 61-64, 68, 127], (в отличие, например, от фазовой электрооптической [11, 12, 35-37]), поскольку она позволяет использовать для стабилизации режима СМ дифрагировавшие в акустооптическом синхронизаторе мод (АОСМ) лучи. Так, использование ТКЛ в режимах акустооптической СМ позволяет создать обратную связь (ОС) по дифрагировавшему лучу, что существенно улучшает характеристики АОСМ па стоячей и бегущей ультразвуковых (УЗ) волнах, стабилизирует параметры УКИ, расширяет полосу СМ [61-68, 127], а также позволяет управлять АЧХ ТКЛ за счет изменения величины и знака невзаимных амплитудных и фазовых акустооптических эффектов [92].

В-четвертых, актуальность исследования ТКЛ в режимах СМ обусловлена возможностью минимизации взаимодействия ВВ через АС, негативно сказывающейся на стабильности двунаправленной генерации и режима биений. Дело в том, что одним из основных факторов, определяющих динамику генерации и АЧХ ТКЛ на кристалле УАС:Ыс11+, отличительной особенностью которого является однородный характер линии усиления и медленность релаксации инверсной населенности по сравнению со скоростью установления поля в резонаторе и поляризации АС, является нелинейное взаимодействие ВВ в АС ТКЛ [69 - 78, 90, 186]. Так, в режимах свободной двунаправленной генерации в области перекрытия ВВ в АС за счет интерференции наводятся инерционные, а в случае неравенства оптических частот ВВ движущиеся периодические решетки инверсной населенности, на которых происходит самодифракция ВВ. Пространственная неоднородность снятия инверсной населенности этих динамических решеток приводит к сильной конкуренция ВВ и генерируемых мод в ТКЛ, что сказывается на стабильности режима биений - двунаправленной генерации ВВ с разными оптическими частотами. В результате в режиме двунаправленной свободной генерации увеличение частотной невзаимности кольцевого резонатора (разницы между собственными частотами кольцевого резонатора для ВВ), возникающее, например, из-за вращения TKJI, приводит к подавлению ВВ в одном из направлений и неустойчивости двунаправленной генерации в режиме биений [27, 79-90].

Вместе с тем при переходе от режима свободной генерации к режиму СМ при двунаправленной генерации в TKJ1 имеется возможность устранить пространственную неоднородность снятия инверсной населенности в АС. Так, за счет пространственно-временного разделения встречных УКИ в АС, реализуемого при расположении АОСМ в резонаторе ТКЛ на расстоянии L/4 от центра AC (L - периметр кольцевого резонатора, встречные УКИ встречаются в АОСМ в моменты минимума потерь), снятие инверсной населенности становится однородным.

И, наконец, в-пятых, режим СМ позволяет эффективно использовать перспективный метод устранения конкуренции ВВ в ТКЛ на YAG:Nd3+ и стабилизации режима биений, использующий нелинейное взаимодействие встречных УКИ в АС, - метод волн автоподсветки (ВА) [93-118, 188, 189]. Суть метода ВА заключается в возвращении (инжекции) обратно в резонатор ТКЛ под малым углом к его оси части выходного излучения - ВА, что позволяет создавать в АС в области перекрытия ВВ и ВА дополнительные решетки инверсной населенности. Взаимная дифракция ВВ и ВА на ими же наведенных решетках в принципе может обеспечить больший коэффициент усиления для волны меньшей интенсивности и привести к стабилизации режима биений. Однако в режимах свободной генерации должны использоваться две ВА, и в цепях ОС должны располагаться невзаимные амплитудные элементы.

В этой связи очень важен поиск оптимальных способов реализации метода ВА именно в режимах СМ. Дело в том, что вопреки ожидаемой, на первый взгляд, стабилизации двунаправленной генерации во вращающемся ТКЛ в режимах СМ, при пространственно-временной развязке встречных УКИ в АС и уменьшении стабилизирующего влияния связи ВВ за счет обратного рассеяния, конкурентное подавление одной из ВВ во вращающемся ТКЛ по сравнению с режимами свободной генерации обычно увеличивается [13, 14, 27]. Как нами было показано, такая особенность динамики TKJI в режимах СМ может быть обусловлена не только эффектом Саньяка при вращении TKJI, но также невзаимными амплитудными и фазовыми аку-стооптическими эффектами в АОСМ при временных сдвигах встречных УКИ от минимума потерь па периоде модуляции [91, 92]. Таким образом, задача по управлению взаимодействием встречных УКИ в ТКЛ на YAG:Nd" актуальна как с точки зрения разработки специальных методов по устранению конкуренции встречных УКИ и стабилизации режима биений с целью регистрации малых оптических невзаимпостей, так и исследования физики нелинейного невзаимного взаимодействия встречных УКИ не только в АС ТКЛ, но и в других средах, в первую очередь, в средах светозвукопроводов АОСМ и акустооптических модуляторов (АОМ).

Вместе с тем следует отметить, что, несмотря на перспективность использования ТКЛ на YAG:Nd3+ в режимах акустооптической СМ, исследование взаимодействия встречных УКИ в такой сложной нелинейной системе, какой является ТКЛ, является весьма непростой задачей. Как показали экспериментальные исследования, на взаимодействие встречных УКИ в режимах акустооптической СМ оказывают влияние целый ряд причин, в частности: связь встречных УКИ за счет обратного рассеяния на внутрирезонаторных элементах, параметры накачки, частота модуляции потерь, положение АОСМ в резонаторе ТКЛ и т.д. Задача еще более усложняется при учете влияния таких факторов, как: наведение динамических инерционных решеток инверсной населенности в АС, которые являются одной из причин нелинейной динамики не только ТКЛ, но и линейных лазеров и допускают существование целого ряда периодических, квазипериодических и хаотических режимов генерации [27, 69, 88, 90, 109, 118, 119, 120, 125-144, 182-186], в том числе весьма нетривиальных режимов пространственно-временного гистерезиса и аномально длительной памяти [145-148]. Кроме того на взаимодействие встречных УКИ в ТКЛ оказывают влияние различного рода дифракционные акустооптические ОС и элементы, обладающие для встречных УКИ фазовой, амплитудной и поляризационной невзаимностями [4, 92, 101, 149181].

Существенно, что до настоящего времени такие акустооптические невзаимности изучались исключительно при дифракции ВВ на бегущей УЗ волне. Амплитудные и фазовые характеристики брэгговских акустооптиче-ских модуляторов на стоячей УЗ волне при различных углах падения света, длинах акустооптического взаимодействия и т.д. оставались невыясненными. Кроме того специальных исследований относительно влияния акустооптического взаимодействия на параметры встречных УКИ, учитывавших различную геометрию акустооптического взаимодействия световых ВВ и "идеальной" стоячей УЗ волны, не имеющей бегущей компоненты, также не проводилось. Вместе с тем, как нами было теоретически установлено, амплитудные и фазовые акустооптические невзаимности, имеют место в АОСМ не только на бегущих, но и на стоячих УЗ волнах [58]. В частности было показано, что при использовании АОСМ на стоячей УЗ волне в режиме дифракции Брэгга при отсутствии фазового синхронизма параметры УКИ могут существенно меняться, что должно отразиться на параметрах генерации ТКЛ. Так теоретический анализ показал, что в результате акустооптического взаимодействия со стоячей УЗ волной в АОСМ встречные УКИ приобретают невзаимную нелинейную, меняющую знак по профилю, частотную модуляцию (чирп), величина которой зависит как от временных сдвигов между прохождением УКИ АОСМ и минимумом потерь, так и от отстройки угла падения света на АОСМ от угла Брэгга. При этом чирп УКИ, проходящих через АОСМ в минус первом прядке дифракции, особенно значителен, а АОСМ помимо своей основной функции - модуляции потерь, исполняет роль невзаимного амплитудного и фазового элемента, вызывающего, кроме того, еще и невзаимную частотную модуляцию. Как нами было показано [116, 189], эффект сильного чирпа УК И в минус первом прядке дифракции при использовании АОСМ на стоячей УЗ волне можно использовать для стабилизации режима биений во вращающемся ТКЛ на УАС:Ш с сильной конкуренцией встречных УКИ при создании УКИ автоподсветки из луча минус первого порядка дифракции, стабилизирующего двунаправленную генерацию за счёт самодифракции основных УКИ и УКИ автоподсветки на наведённых в АС решётках инверсной населённости. Вместе с тем детальная проработка ЧХ вращающегося ТКЛ требует учета того, что при дифракции Брэгга в реальных АОСМ на стоячей УЗ волне имеют место как фазовая, так и амплитудная невзаимности, обусловленные "паразитной" бегущей компонентой УЗ волны [92]. Указанное обстоятельство с необходимостью требует комплексного учета всех невзаимных эффектов, имеющих место при акусто-оптическом взаимодействии встречных УКИ как с бегущими, так и со стоячими УЗ волнами. Добавим к сказанному, что при создании ОС по дифрагировавшем лучу характер этих невзаимностей в зависимости от параметров ОС может существенно меняться [92].

Актуальность проведенных в настоящей диссертационной работе экспериментальных и теоретических исследований обусловлена, кроме вышеизложенного, еще и тем, что существующий к настоящему времени классический подход, описывающий взаимодействие встречных УКИ в ТКЛ в режиме амплитудной СМ, сформулирован без учета частотной модуляции УКИ в АОСМ, когда функция АОСМ сводится только к модуляции потерь в резонаторе и связи встречных УКИ через обратное рассеяние на торцах [40]. Таким образом, учет невзаимного чирпирования, амплитудных и фазовых невзаимностей, вносимых АОСМ на стоячей УЗ волне в ТКЛ, необходим, что существенно дополняет задачу по изучению взаимодействия встречных УКИ в АС ТКЛ в режимах акустооптической СМ.

Цель работы

Цель настоящей работы состояла, во-первых, в исследовании до настоящего времени неизвестных физических закономерностей и эффектов нелинейного взаимодействия встречных УКИ как в кристаллической АС ТКЛ с однородно-уширенной линией усиления и медленной релаксацией инверсной населённости, так и в аморфных средах светозвукопроводов АОСМ при взаимодействии со стоячими и бегущими УЗ волнами; во-вторых, с поиском эффективных методов устранения сильной конкуренции встречных УКИ и стабилизации двунаправленной генерации с разными частотами ВВ во вращающихся ТКЛ, работающих в режимах акустооптической СМ, с целью регистрации с помощью ТКЛ скоростей вращения относительно инерциальной системы отсчёта.

Научная новизна.

0 Впервые предложено и экспериментально реализовано сочетание в ТКЛ в режимах акустооптической СМ с одной стороны, оптико-физических схем квази- и антирезонансных акустооптических ОС, а с другой стороны, метода ВА, позволяющих, при использовании амплитудных и фазовых невзаимных акустооптических эффектов в АОСМ на стоячих и бегущих УЗ волнах, эффективно управлять конкурентным взаимодействием встречных УКИ и динамикой генерации вращающихся ТКЛ. Обнаружены и исследованы новые необычные конкурентные эффекты встречных УКИ во вращающемся ТКЛ в режимах нестационарной СМ, а также в асимметричных схемах ТКЛ с ВА: а) в ТКЛ с антирезонансной акустооптической ОС, при которой резонатор ТКЛ имеет вид "восьмерки", с осью резонатора, самопересекающейся в АОСМ, и б) в ТКЛ с одной ВА без дифракционной акустооптической ОС.

0 Впервые проведены детальные экспериментальные исследования ЧХ вращающихся ТКЛ на УАО:Ш3+ с В А и квазирезонанспой как стационарной, так и нестационарной акустооптической ОС, т.е. зависимости разности оптических частот ВВ (частоты биений) от разности частот кольцевого резонатора для ВВ а, при устранении конкуренции ВВ. 0 Впервые теоретически исследованы певзаимные акустооптические эффекты, возникающие при брэгговской дифракции встречных УКИ на стоячей УЗ волне, при этом исследованы возможности управления амплитудой и фазой световых волн в нулевом и минус первом порядках дифракции в АОМ.

Практическая ценность. 0 Предложенные и разработанные в диссертационной работе эффективные методы управления взаимодействием встречных УКИ и динамикой генерации ТКЛ с ВА в режимах акустооптической СМ при использовании различных видов акустооптических ОС существенно расширяют возможности применения ТКЛ для генерации мощных высокостабильных УКИ в целях измерения невзаимных оптических эффектов в лазерной гироскопии и гирометрии.

0 Предложен и экспериментально реализован метод: устранения паразитной акустооптической невзаимности, возникающей при взаимодействии встречных УКИ в условиях дифракции Брэгга, а также способ устранения возможности образования системы связанных оптических резонаторов в ТКЛ, при создании только одной ВА, а также создания ВА с псевдообращением волнового фронта и при использовании специальных отражателей. ° Исследованные особенности акустооптического взаимодействия в АОСМ на бегущих и стоячих УЗ волнах и связанные с этим оптические невзаимности, позволяют управлять фазовой и амплитудной невзаимностью встречных УКИ в ТКЛ за счёт изменения временных сдвигов между прохождением УКИ АОСМ и минимумом потерь на периоде модуляции, а также отстройки от угла Брэгга.

Новизна и практическая ценность этих методов подтверждается четырьмя Авторскими свидетельствами СССР.

Положения, выносимые па защиту

1. ВА, создаваемая квазирезонансной акустооптической ОС при возвращении на АОСМ дифрагировавшего в нём луча большей интенсивности, позволяет стабилизировать режим биений - двунаправленную генерацию с разными частотами ВВ во вращающемся ТКЛ с однородно-уширенной линией усиления и медленной релаксацией инверсной населённости АС (лазер типа В), работающем в режиме акустооптической СМ, при создании в такой несимметричной схеме ТКЛ начальной амплитудной невзаимности для ВВ за счёт отклонения АОСМ от угла дифракции Брэгга.

2. Две ВА, создаваемые антирезонансной акустооптической обратной связью в кольцевых резонаторах типа "восьмерки" и АОСМ, помещенным в области пересечения оси кольцевого резонатора, позволяют стабилизировать режим биений в симметричной схеме вращающегося ТКЛ при отсутствии компенсирующей амплитудной невзаимности за счёт отклонения АОСМ от угла Брэгга, и наличии автокомпенсации акустооптических невзаимностей за счёт симметричной геометрии акустооптического взаимодействия, практически полном устранении дифракционных потерь и резком возрастании эффективности акустооптической ОС и ВА, обусловленных тем, что УКИ автоподсветки остаются в резонаторе ТКЛ и усиливаются в АС.

3. При брэгговской дифракции встречных УКИ на стоячей УЗ волне имеют место амплитудные и фазовые акустооптические невзаимности, обусловленные экспериментально обнаруженным эффектом разных временных сдвигов между временами прохождениями встречными УКИ АОСМ и минимумом дифракционных потерь па периоде модуляции, возникающих как при создания разности оптических частот ВВ во вращающемся ТКЛ, так и при отстройке частоты модуляции потерь от межмодовой частоты.

4. При дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне при условии отсутствия фазового синхронизма акустооптического взаимодействия у встречных УКИ как в нулевом, так и в минус первом порядках дифракции имеет место чирп - частотная модуляция их оптических частот.

5. При изменении разности частот ВВ во вращающемся ТКЛ в режимах нестационарной СМ имеет место устранение подавления одной из ВВ за счёт обнаруженного эффекта автостабилизации - появления больших потерь для УКИ большей интенсивности, возникающих за счёт разных временных сдвигов встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции. I

6. ЧХ ^(П) вращающегося ТКЛ на УАС:Ис1 с УКИ автоподсветки, создаваемыми квазирезонансной акустооптической ОС, может приближаться к идеальной ЧХ КЛ уь=\0.!2ж\ вдали от области захвата (а>>а0) при оптимизации параметров ТКЛ (в т. ч., отстройки частоты модуляции от меж-модовой частоты, величины отклонения АОСМ от угла Брэгга).

7. При нестационарной самодифракции УКИ автоподсветки в АС ТКЛ с дифракционной акустооптической ОС при небольших доплеровских сдвигах оптической частоты УКИ автоподсветки Дкд<100 кГц имеют место постоянная и знакопеременная светоиндуцированная разности частот ВВ, При этом частота колебаний отражателя в цепи ОС меньше обратного времени релаксации инверсной населённости [к <1/ Тх~ 5 кГц), а амплитуда колебаний отражателя а > (0,1 - \)Х.

Личный вклад автора. Все изложенные результаты получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации докладывались на III Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов "Теоретическая и прикладная оптика", (Ленинград, 1988), VI Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", (Ленинград, 1990), У1 Международной научно-практической конференции "Современное состояние естественных и технических наук", (Москва, 2012), УШ Международной научно-практической конференции "Современное состояние естественных и технических наук", (Москва, 2012).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 17 печатных работах, включая 8 статей в рецензируемых научных журналах из списка ВАК России, 4 - авторских свидетельства, 4 тезиса докладов на всероссийских и международных конференциях и 1 препринт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Установлено, что стабилизация режима биений - двунаправленной генерации с разными частотами В В во вращающемся ТКЛ с однородно-уширенной линией усиления и медленной релаксацией инверсной населённости АС (лазер типа В), работающем в режиме акустооптической СМ может быть осуществлена: во-первых, с помощью одной ВА, создаваемой квазирезонансной акустооптической ОС при возвращении на АОСМ дифрагировавшего в нём луча большей интенсивности, при создании в такой несимметричной схеме ТКЛ начальной амплитудной невзаимности для ВВ за счёт отклонения АОСМ от угла дифракции Брэгга; во-вторых, с помощью двух ВА, создаваемых антирезонансной акустооптической ОС в симметричных кольцевых резонаторах типа "восьмерки" и АОСМ, помещенным в области пересечения оси кольцевого резонатора.

В то же время, наряду с эффектами автостабилизации, были обнаружены интересные с точки зрения нелинейной динамики оптических систем новые виды конкурентного взаимодействия УКИ - управляемые режимы с несколькими УКИ на периоде модуляции, а также бифуркационные одноим-пульсные режимы. Эти эффекты наблюдались в асимметричных схемах TKJI с ВА: а) в TKJI с "восьмёркообразным" резонатором при расположении АОСМ на расстоянии L/8 (а не, как обычно, на L/4) от АС (L - периметр TKJ1) и б) в TKJI с одной ВА без дифракционной акустооптической ОС. 2. Установлено, что основными причинами, приводящими к одновременной стабилизации во вращающемся TKJI на YAG: Nd3+ режимов СМ и биений при использовании вместо двух только одной ВА, являются особенности дифрагировавшего в АОСМ излучения, а именно: 1) поляризационная развязка основных и дифрагировавших УКИ, благодаря чему реализуется дифракционная невзаимность цепи акустооптической ОС для встречных УКИ и УКИ автоподсветки, 2) обнаруженный эффект сильного нелинейного чирпа основного и "фонового" дифрагировавших УКИ автоподсветки, благодаря чему достигается эффективное усреднение инверсной населенности и поля излучения в резонаторе лазера.

Показано, что для создания компенсирующей амплитудной невзаимности ВВ в TKJI с одной ВА можно использовать тот факт , что при брэгговской дифракции ВВ в реальных АОСМ на стоячей УЗ волне, имеющих бегущую компоненту (~ 5 %), при отстройке от угла Брэгга на [Дд|« пА / 21, фазовая невзаимность устраняется, а амплитудная невзаимность имеет максимум.

3. Теоретически показано, что при дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне для встречных УКИ имеют место невзаимные амплитудные и фазовые аку-стооптические эффекты, обусловленные разными временными сдвигами между временами прохождения встречными УКИ АОСМ и минимумом дифракционных потерь на периоде модуляции Д/р . При этом величиной и знаком таких акустооптических невзаимностей можно управлять за счет изменения как Д/|2, так и геометрии акустооптического взаимодействия. Установлено, что независимо от знака отстройки от угла Брэгга |д д , АОСМ вносит большие потери для УКИ, проходящих АОСМ с опережением относительно минимума модулирующего напряжения, по сравнению с потерями для УКИ встречного направления. Вместе с тем знак фазовой невзаимности определяется знаком ¡Д5[. При |д5|>0 фазовый набег для отстающих УКИ

Ф^ больше, чем у опережающих, и наоборот.

4. Теоретически установлено, что парциальные величины акустооптиче-ских невзаимностей, возникающих при взаимодействии световых ВВ с бегущими и стоячими УЗ волнами могут быть сопоставимы, а их общее влияние на соотношение интенсивностей встречных УКИ в зависимости от направления распространения бегущей компоненты УЗ волны и разности времён прохождения через АОСМ в отсутствие фазового синхронизма акустооптического взаимодействия 0) может как усиливаться, так и ослабляться.

При этом набег фазы световой волны в нулевом порядке дифракции Ф0 при прохождении через АОСМ на стоячей УЗ волне имеет экстремум, знак которого определяется знаком отстройки |Д5|, а фазовый набег в минус первом порядке дифракции Ф[ может быть устранен.

5. Теоретически показано, что при дифракции Брэгга на стоячей УЗ волне в нулевом и минус первом порядках дифракции в отсутствие фазового синхронизма акустооптического взаимодействия (|Дд|^0) встречные УКИ имеют невзаимный чирп. Установлены зависимости величины и знака чирпа переднего и заднего фронта УКИ в нулевом порядке дифракции от временных сдвигов между прохождением УКИ АОСМ и от отстройки от угла Брэгга.

6. Экспериментально обнаружен эффект разных временных сдвигов встречных УКИ от минимума потерь на периоде модуляции при изменении разности частот ВВ во вращающемся ТКЛ в режиме нестационарной СМ, позволяющий устранить подавление одной из ВВ во вращающемся TKJI за счет создания больших потерь для УКИ с большей интенсивностью.

7. Экспериментально показано, что ЧХ вращающегося TKJ1 с квазирезонансной акустооптической ОС может приближаться к идеальной ЧХ KJI vb = |fi / 2п\ вдали от области захвата (Q >> Q0) при оптимизации параметров TKJI (в т. ч., отстройки частоты модуляции от межмодовой частоты, величины отклонения АОСМ от угла Брэгга).

При этом уже в покоящихся TKJ1 обнаружены новые невзаимные светоиндуцированные эффекты - постоянные и знакопеременные разности частот ВВ при медленной нестационарной самодифракции УКИ автоподсветки, получаемой при небольших допплеровских сдвигах их оптической частоты (Д vD <100 кГц) и малых частотах колебаний отражателя в цепи

ОС (fK < 1 / 7]).

В заключение автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность в первую очередь своему научному руководителю д.ф.-м.н., профессору Анатолию Николаевичу Шелаеву за постановку задачи, всестороннее внимание и контроль, а также активное и инициативное участие в подготовке настоящей диссертации. Кроме того, автор выражает искреннюю признательность д.ф.-м.н., профессору Н. В. Кравцову за внимание к работе, ценные советы и конструктивные замечания на первых этапах ее выполнения, а также нынешним и бывшим сотрудникам отдела физических проблем квантовой электроники НИИ ядерной физики МГУ: В.В. Михайлину, JI.C. Корниенко, Е.Г. Ларионцеву, O.E. Нанию, A.M. Сусову, Н.И. Наумкину, В.В. Фирсову.

1. Кравцов Н.В., Шелаев А.Н. Квантовый гироскоп. Физическая энциклопедия. М., Сов. Энцик., 1990, т. 2, с. 330; Лазерный гироскоп. -Физич. Энциклопедия, 1990 г., т. 2, с. 558-559; Волоконно-оптический гироскоп. - Физич. Энциклопедия, 1988, т. 1, с. 335-336.

2. Парыгин В.Н., Шелаев А.Н. Невзаимные оптические элементы. Физич. Энциклопедия, М., Большая российская энцикл., 1992, т. 3, с. 250-251.

3. Post E.G. Sagnac Effect. Reviews of Modem Physics, 1967, v. 39, No 2, p. 475-493.

4. Кравцов H.B., Кравцов H.H. Невзаимные эффекты в кольцевых лазерах. -Квантовая электроника, 1999, т. 27, № 2, с. 98-120.

5. Померанцев Н.М., Скроцкий Г.В. Физические основы квантовой гироско-пии.-УФН, 1970, т. 100, в. 3, с. 361-394.

6. Федоров Б.Ф., Шереметьев А.Г., Умников В.Н. Оптический квантовый гироскоп. М., машиностроение, 1973 . - 221.

7. Ароновиц. Ф. Лазерные гироскопы. в сб.: Применения лазеров, пер. с англ. под ред. Тычинского В.П., М., Мир, 1974, с. 182-269.

8. Волновые и флуктуационные процессы в лазерах. Монограф. под. ред. Климонтовича Ю.Л., М. Наука, 1974.

9. Бычков С. И., Лукьянов Д. П., Бакаляр А. И. Лазерный гироскоп. М., Советское радио, 1975, - с. 424.

10. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г. Влияние частотной невзаимности на динамику излучения твердотельных кольцевых лазеров. Квантовая электроника, 2000, т. 30, № 2, с. 105-114.

11. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Шелаев А.Н. Синхронизация аксиальных мод в твердотельном кольцевом ОКГ. Квантовая электроника, 1977, т. 4, в. 9, с. 1994-1996.

12. Шелаев А.Н. Некоторые возможности управления спектральными характеристиками твердотельных кольцевых ОКГ. Тезисы докл. I Всес. конф. "Проблемы управления параметрами лазерного излучения", Ташкент, 1978, с. 194-154.

13. Гончарова И.Ф., Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Наний O.E., Шелаев А.Н. Конкурентные эффекты в твердотельном кольцевом лазере на YAG:Nd3' в режимах акустооптической синхронизации мод. Квантовая электроника, 1981, т. 8, №6, с. 1347-1350.

14. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Прохоров A.M., Шелаев А.Н. Твердотельные кольцевые лазеры на YAG:Nd3+. Abstracts of the 4-th Int. Conf. on Lasers and their Applications, Leipzig, 1981, p. 142.

15. Statz H., DeMars G.A. Self-Locking of Modes in Lasers. J. of Applied Physics, 1967, № 5, p. 2212-2222.

16. Ханин Я.И. Роль нелинейности активной среды при синхронизации мод твердотельного лазера. Квантовая электроника, 1978, т. 5, № 3, с. 590-596.

17. Голяев Ю.Д., Грушецкий A.B., Капцов Л.Н., Соколов В.А. Затягивание частоты мод в лазере на фанате с неодимом. Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, в. 2, с. 1226-1229.

18. Гусев A.A., Кружалов C.B., Львов Б.В., Пахомов Л.Н., Петрунькин В.Ю. О самосинхронизации продольных мод в YAG:Nd лазере. Квантовая электроника, 1981, т. 8, № 5, с. 954-964.

19. Гусев A.A., Кружалов C.B., Львов Б.В., Пахомов Л.Н., Петрунькин В.Ю. Генерация второй гармоники в лазере с самосинхронизацией продольных мод. Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 3, с.547-557.

20. Гусев A.A., Кружалов C.B., Львов Б.В., Пахомов Л.Н., Петрунькин В.Ю. Непрерывный АИГ: Nd лазер с пассивной стабилизацией режима самосинхронизации мод. - Оптика и спектроскопия, 1984, т. 56, в. 4, с. 708-711.

21. Воронов В.И., Польский Ю.Е. Синхронизация мод в ОКГ с кольцевым резонатором, Радиотехника и электроника, 1973, т. 18, в. 7, с. 1434-1439.

22. Корниенко Л.С., Ларионцев Е.Г., Сидоров В.А. Теория кинематическойсинхронизации мод в твердотельном лазере. Квантовая электроника, 1980, т. 7, №6, с. 1213-1218.

23. Сидоров. В.А. Исследование кинематической синхронизации мод в твердотельных лазерах. Канд. диссертация, М., НИИ ядерной физики МГУ им. М. В. Ломоносова, 1982. - 123 с.

24. Евдокимова О.Н., Капцов Л.Н., Гван Ким. Расчет спектра излучения твердотельного лазера с периодически меняющейся длиной резонатора. -Вестник МГУ, сер. 3, физика, 1989, т. 30, № б, с. 17-23.

25. Калашников В.Л., Калоша В.П., Полойко И.Г., Михайлов В.П. Синхронизация мод непрерывных твердотельных лазеров за счет линейного и нелинейного частотных сдвигов. Квантовая электроника, 1995, т. 22, №11, с. 1107-1110.

26. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Палеев М.Р., Сидоров В.А. Частотные характеристики кольцевого лазера с кинематической подставкой. Квантовая электроника, 1986, т. 13, № 1, с. 221-223.

27. Kravtsov N.V., Lariontsev E.G, Shelaev A.N. Oscillation regimes of solid-state lasers and possibilities for their stabilization (reviews). Laser Physics, 1993, v. 3, No. 1, p. 21-62.

28. Ларионцев Е.Г. Теория синхронизации мод лазера с помощью внешней активной модуляции.- Квантовая электроника,- 1994, т. 21, № 3, с. 209-212.

29. Запорожченко В.А. Эволюция формы и спектра УКИ при активной синхронизации мод. Квантовая электроника, 2003, т. 33, № 11, с. 1009-1014.

30. Калашников В.Л., Полойко И.Г., Михайлов В.П. Генерация УКИ в лазерах с внешней частотной модуляцией. Квантовая электроника, 1998, т. 25, № 3, с. 272-276.

31. Воронин В.Г., Наний О.Е. Одночастотный монолитный кольцевой лазер с акустооптическим изолятором. Квантовая электроника, 1997, т. 24, № 10, с. 891-892.

32. Крюков П.Г. Лазеры ультракоротких импульсов (обзор). Квантоваяэлектроника, 2001, т. 31, № 2, с. 95 119.

33. McDuff О.P., Harris S.E. Nonlinear Theory of the Internally Loss-Modulated Laser. IEEE J.Quantum Electron., v. 3, № 3, p. 101-111, (1967).

34. Hjelme D.R., Mickelson A.R. Theory of Timing Jitter in Actively Mode-Locked Laser.- IEEE J.Quantum Electron., v. 28, №6, 1594-1605, (1992).

35. Kuizenga D.J., Siegman A.E. FM and AM Mode Locking of the Homogeneous Laser-Part I: Theory. IEEE J.Quantum Electron., v. 6, № 11, 1970, p. 694-708.

36. Kuizenga D.J., Siegman A.E. FM and AM Mode Locking of the Homogeneous Laser-Part II: Experimental Results in Nd:YAG Laser With Internal FM Modulation. IEEE J.Quantum Electron., v. 6, № 11, 1970, p. 709-715.

37. Kuizenga D.J., Siegman A.E. FM-Laser Operation of the Nd:YAG Laser. -IEEE J. Quantum Electron., v. 6, № 11, 1970, p. 673-677.

38. Кравцов H.B., Сидоров В.А., Сусов A.M. Кинематическая синхронизация мод в твердотельном ОКГ. Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, в. 3, с. 126-130.

39. Клочан E.J1., Корниенко J1.C., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев A.M. Ширина полосы синхронизации в твердотельном кольцевом лазере. Письма в ЖТФ, 1975, т. 21, в. 1, с. 30-33.

40. Белкина Е.М., Клочан Е.Л., Ларионцев Е.Г., Амплитудные характеристики твердотельного кольцевого лазера с активной синхронизацией мод. -Квантовая электроника, 1986, т. 13, № 9, с. 1902-1908.

41. Голяев Ю.Д., Лантратов С.В. Активная синхронизация мод непрерывных лазеров на гранате с неодимом. Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 5, с. 925-931.

42. Ларионцев Е.Г. Ширина области активной синхронизации мод в твердотельном лазере. Квантовая электроника, 1985, т. 12, № 6, с. 1322-1324.

43. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Сидоров В.А., Сусов A.M. Яценко Ю.П. Ширина полосы вынужденной синхронизации мод в непрерывном твердотельном лазере. Квантовая электроника, 1986, т. 13, № 2, с. 434-437.

44. Ларионцев Е.Г. Теория синхронизации мод лазера с помощью внешней активной модуляции.- Квантовая электроника,- 1994, т. 21, № 3, с. 209-212.

45. BuholzN., Chodorov M. Acoustic Wave Amplitude Modulation of aMulti-mode Ring Laser. IEEE J. of Quantum Electronics, 1967, v. QE-3, No 11, p. 454-459.

46. Мустель E.P., Парыгин В.H. Методы модуляции и сканирования света. -М., Наука, 1970.-295 с.

47. Кравцов Н.В., Львов Б.В., Самусев К.Б., Шелаев А.Н., Шокало В.И. Малогабаритный кольцевой Nd:YAG лазер с непрерывной светодиодной накачкой в режиме синхронизации мод. Тезисы докл. V Всес. конф. "Оптика лазеров", Ленинград, 1987, с. 185.

48. Кравцов Н.В., Парфенов, C.B., Шелаев А.Н.Твердотельный кольцевой лазер. Авторское свидетельство СССР № 1628799, приоритет от 21.02. 1989.

49. Андриамандзату Н., Капцов Л.И. Автомодуляция средней интенсивности излучения лазера на АИГ: Nd3+ с активной синхронизацией мод. Квантовая электроника, 1990, т. 17, №6, с. 728-732.

50. Clarson W.A., Neilson A.B., Hanna D.C. Undirectional operation of ring lasers via the acoustooptic effect.- IEEE J. of Quantum Electronics, 1996, v. 32, №2, p. 311-325.

51. Балакший В.И., Нагаєва И.А. Оптоэлектронный генератор на основе акустооптического взаимодействия. Квантовая электроника, 1996, т. 23, №3, с. 261-264.

52. Надточеев В.Е., Наний O.E., Использование бегущих акустических волн для синхронизации мод в лазерах. Квантовая электроника, 1989, т. 16, № 11, с. 2231-2234.

53. Веселовская Т.В., Клочан Е.Л., Ларионцев Е.Г. Акустооптическая ячейка с оптической обратной связью в режиме дифракции Брэгга. Радиотехника и электроника, 1989, т. 34, №11, с. 2409-2415.

54. Веселовская Т.В., Клочан E.J1., Ларионцев Е.Г. Характеристики акустооп-тического модулятора с дифракционной обратной связью. Радиотехника и электроника, 1990, т. 35, №8, с. 1739-1746.

55. Веселовская Т.В., Клочан Е.Л., Ларионцев Е.Г. Анализ синхронизации мод в лазере с модулятором на бегущей акустической волне. Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 12, с. 1568-1571.

56. Балакший В.И., Никанорова Е.А, Парыгин В.Н. Фазовые соотношения при дифракции Брэгга. Вестник МГУ, сер.З физика, 1983, т. 24, № 6, с. 7075.

57. Парфёнов С.В., Шелаев А.Н. Фазовые характеристики брэгговских акустооптических модуляторов на стоячей ультразвуковой волне. Естественные и технические науки, 2011, № 4, с. 45-47.

58. Парфёнов С.В., Шелаев А.Н. Невзаимные оптические эффекты для встречных световых УКИ при дифракции Брэгга на стоячей ультразвуковой волне. Естественные и технические науки, 2011, № 5, с. 22-26.

59. Wax Sidney I. Phase Modulation of a Ring-Laser Gyro Part I: Theory. -IEEE J. of Quantum Electronics, 1972, v. 8, No 3, p. 343-352.

60. Wax Sidney I., Chodorov Marvin. Phase Modulation of a Ring-Laser Gyro -Part II: Experimental Results. IEEE J. Quantum Electronics, 1972, v. 3, No 3, p. 352-361.

61. Корниенко Л.С., Кравцов H.B., Наний O.E., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер с обратной дифракционной акустооптической связью мод. -Квантовая электроника, 1981, т. 8, № 12, с. 2552-2556.

62. Kornienko L.S., Kravtzov N.V., Nanii О.Е., Shelaev A.N. Forced Mode-Locking in a Solid-State Ring Laser with Diffractive Acousto-optic Feedback.-Abstracts of Intern. Conf. and School "Lasers and Applications", Bucharest, 1982, p. 210-211.

63. Наний О.E., Шелаев А.Н. Оптическая бистабильность и гистерезис в ТКЛ в режимах вынужденной синхронизации мод и одномодовой генерации

64. Тезисы докл. XI Всес. конф. по когер. и нелин. оптике, Ереван, 1982, ч. I, с. 198-199.

65. Кравцов Н.В., Магдич JI.H., Шелаев A.M., Шницер П.И. Синхронизация мод лазера с помощью модулятора на бегущей акустической волне. Письма в ЖТФ, 1983, т. 9, в. 7, с. 440-443.

66. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Шелаев А.Н. Метод получения вынужденной синхронизации мод с помощью модулятора на бегущей акустической волне. Сб. "Ученые МГУ - науке и производству", М., МГУ им. М.В.Ломоносова, 1989, с. 131.

67. Kornienko L.S., Kravtzov N.V., Nanii O.E., Shelaev A.N. New methods of active and passive mode-locking in CW lasers. Abstracts of Intern. Conf. "Nonlinear Dynamics in Optical Systems", Afton, Oklahoma, USA, 1990, p. 230.

68. Ханин Я.И. Основы динамики лазеров, М., Наука, 1999.

69. Рябцев Н.Г. Материалы квантовой электроники. М., Советское радио, 1972,- 382 с.

70. Справочник по лазерной технике. Под ред. Байбородина Ю.В., Крикрова A.M. М., Советское радио, 1978, т. 1 - 504 е.; т. 2 - 400 с.

71. Справочник по лазерам, в 2-х т. Пер с англ. Под ред. Прохорова A.M. -М., Советское радио 1978, т. 1 504 с; т. 2 - 400 с.

72. Кренерт Ю., Соскин М.С., Хижняк А.И. Связь генерационных характеристик кристаллов ИАГ:Ш3+ с их пассивными оптическими параметрами.

73. Квантовая электроника, Киев, "Наукова Думка", 1983, № 25, с. 24-41.

74. Зверев Г.М., Голяев Ю.Д. Лазеры на кристаллах и их применение. М., Радио и связь, 1994, - 311 с.

75. Куратев И.И., Цветков Ю.В. Твердотельные лазеры с накачкой полупроводниковыми излучателями. Известия АН СССР, сер. физическая, 1987, т. 51, №8, с. 1332-1340.

76. Fan Tso Yee, Byer Robert L. Diode-Laser-pumped Solid-State Lasers. IEEE J. of Quantum Electronics, 1988, v. 24, №6, p. 895-912.

77. Kane T.J., Byer R.L. Monolithic Unidirectional Single-Mode Nd:YAG Ring Laser. Optics Letters, 1985, v. 10, № 2, p. 65-67.

78. Кравцов H.B., Наний O.E. Высокостабильные одночастотные твердотельные лазеры (обзор). Квантовая электроника, 1993, т. 20, № 4, с. 322-344.

79. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Шелаев А.Н. Некоторые характеристики непрерывного твердотельного кольцевого лазера. Оптика и спектроскопия, 1973, т. 35, в. 4, с. 775-776.

80. Клочан Е.Л., Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Режимы генерации кольцевого ОКГ на твердом теле. Письма в ЖЭТФ, 1973, т. 17, в. 8, с. 404-409.

81. Клочан Е.Л., Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Режимы генерации вращающегося твердотельного кольцевого лазера на твердом теле. ЖЭТФ, 1973, т. 65, в. 4(10), с.1344-1356.

82. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Митюшин А.И., Шелаев А.Н. Особенности кинетики генерации кольцевых твердотельных ОКГ, связанные с дифракционным взаимодействием волн. Вестник МГУ, сер. физика, 1973, №6, с. 719-721.

83. Клочан Е.Л., Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Однонаправленная генерация в кольцевом твердотельном лазере. ДАН СССР, физика, 1974, т. 215, № 2, с. 313-316.

84. Клочан E.Jl., Корниенко Л.С., Кравцов Ы.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Спектральные характеристики непрерывного твердотельного ОКГ на YAG:Nd3+. Радиотехника и эл-ка, 1974, т. 19, в. 10, с. 2096-2104.

85. Шелаев А.Н. Исследования режимов генерации непрерывнодействую-щих твердотельных кольцевых ОКГ. Канд. диссертация, M., НИИ ядерной физики МГУ им. М.В.Ломоносова, 1974. - 156 с.

86. Корниенко Л.С., Наний O.E., Шелаев. А.Н. Использование конкуренции встречных волн для модуляции и стабилизации излучения кольцевого лазера. Квантовая электроника, 1988, т. 52, № 9, с. 1833-1839.

87. Шелаев. А.Н. Новая возможность управления конкурентным взаимодействием встречных волн в твердотельном кольцевом лазере. Квантовая электроника, 1983, т. 10, №5, с. 1053-1056.

88. Доценко A.B., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Аномалии в частотных характеристиках твердотельного кольцевого лазера. Тезисы докл. IV Всес. конф. "Оптика лазеров", Ленинград, 1984, с. 167-168. - Письма в ЖТФ, 1984, т. 10, в. 1, с. 20-25.

89. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г. Особенности фазовой динамики в кольцевом твердотельном лазере. Квантовая электроника, 2005, т. 35, № 7, с. 615618.

90. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г. Режимы генерации твердотельных кольцевых лазеров при модуляции их параметров (обзор). Квантовая электроника, 2004, т. 34, № 6, с. 487-505.

91. Кравцов Н.В., Парфенов, C.B., Шелаев А.Н. Амплитудно-частотные характеристики вращающегося твердотельного кольцевого лазера в режимах нестационарной акустооптической синхронизации мод. Квантовая электроника, 1988, т. 15, № 12, с. 2434-2440.

92. Веселовская Т.В., Клочан Е.Л., Ларионцев Е.Г., Парфенов, C.B., Шелаев А.Н. Амплитудная и фазовая невзаимности акустооптических модуляторовдля встречных световых воли при дифракции Брэгга. Квантовая электроника, 1990, т. 17, №7, с. 823-828.

93. Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Новый метод управления конкурентным взаимодействием встречных волн в усиливающей среде с помощью волн автоподкачки. Тезисы докл. XII Всесоюз. конф. по когер. и нелин. оптике, Москва, 1985, ч. 2, с. 745-746.

94. Kornienko L.S., Lariontsev E.G., Shelaev A.N. A Mode-Locked Solid-State Ring Laser with Autopiimping Waves for Stabilization of Bidirectional Lasing. -Abstracts of 5-th Intern. Conf. on Lasers and their Applications, Dresden, 1985, p. 55.

95. Корниенко Л.С., Кравцов H.B., Шелаев. А.Н. Новые методы стабилизации режимов генерации твердотельных кольцевых лазеров. Тезисы докл. V Всесоюз. конф. "Оптика лазеров", Ленинград, 1987, с. 163.

96. Ларионцев Е.Г., Палеев М.Р., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер с волнами автоподсветки в режиме активной синхронизации мод. -Квантовая электроника, 1988, т. 15, № 5, с. 949-959.

97. Кравцов Н.В., Парфенов, С,В., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер. Авторское свидетельство СССР № 1538845, приоритет от 20.01.1988.

98. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Новые методы стабилизации режимов генерации твердотельных кольцевых лазеров. -Известия АН, сер. физическая, 1988, т. 52, № 6, с. 1236-1239.

99. Kornienko L.S., Kravtsov N.V., Lariontsev E.G., Shelaev A.N. Dynamical Self-Diffraction for Controlling the Opposite Waves Interaction in Ring Laser. -Abstracts of the Third Intern. Conf. "Trends in Quantum Electronics", Bucharest, 1988, p. 228-229.

100. Корниенко Jl.С., Кравцов И.В., Ларионцев Е.Г., Парфенов C.B., Шелаев A.M. Твердотельный кольцевой лазер с волнами автоподсветки и обратной дифракционной акустооптической связью. Препринт НИИ ядерной физики МГУ №89-27/104, М., 1989, с. 1-43.

101. Кравцов Н.В., Парфенов C.B., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер с волнами автоподсветки и антирезонансной дифракционной акустооптической обратной связью. Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 11, с. 1408-1411.

102. Кравцов Н.В., Парфенов C.B., Шелаев А.Н. Частотные характеристики твердотельного кольцевого лазера с волнами автоподсветки в режиме синхронизации мод. Квантовая электроника, 1991, т. 18, №5, с. 566-571.

103. Шелаев А.Н. Светоиндуцированные невзаимные оптические эффекты в твердотельном кольцевом лазере с волнами автоподсветки. Тезисы докл. XIV Междунар. конф. по когер. и нелин. оптике, Ленинград, 1991, ч. II, с. 4748.

104. Клименкова Е.В., Ларионцев Е.Г. Ослабление конкуренции встречных волн в кольцевом лазере с помощью волн автоподсветки. Квантовая электроника, 1986, т. 13, №2, с. 430-433.

105. Клочан Е.Л., Ларионцев Е.Г., Тюльбашева Г.Э. Частотная подставка в кольцевом лазере с волнами автоподсветки, отражающейся от движущегося зеркала. Вестник МГУ, сер. физика, 1991, т. 32, № 2, с. 47-52.

106. Шелаев. А.H. Невзаимные оптические эффекты в твердотельных кольцевых лазерах с динамической самодифракцией УКИ автоподсветки. Тезисы докл. VII Междунар. Научно-тех. конф. "Лазеры в науке, технике, медицине", Сергиев Посад, 1996, с. 21-62.

107. Shelaev А. N. Nonreciprocal optical effect in the solid-state ring lasers with self-pumping ultrashort pulses dynamic self-diffraction. Материалы 3-ей Межд. конф. по Лазерной физике и спектроскопии, Гродно, 1997, т. 1, с. 139-140.

108. Шелаев. А.Н., Селунский А.Б. АЧХ вращающегося ТКЛ в режимах автомодуляции и биений. Тезисы докл. VIII Межд. научно-техн. конф. "Лазеры в науке, технике, медицине", Пушкинские горы, 1997, с. 35-36.

109. Шелаев. А.Н. Режимы генерации импульсных вращающихся твердотельных кольцевых лазеров с однородно-уширенной линией усиления. Тезисы докл. VIII Межд. научно-техн. конф. "Лазеры в науке, технике, медицине", Пушкинские горы, 1997, с. 33-34.

110. Кравцов Н.В., Парфенов, C.B., Шелаев А.Н.Твердотельный кольцевой лазер. Авторское свидетельство СССР № 1760932, приоритет от 02.04.1990.

111. Кравцов Н.В., Клочан Е.Л., Парфенов C.B., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер. Авторское свидетельство СССР № 1759210, приоритет от 02.04.1990.

112. Shelaev A.N. Nonreciprocal optical effect in the solid-state ring lasers with self-pumping waves created by using acoustooptic feedback. Abstracts of the 7th Int. Workshop on Lasers Physics, Berlin, 1998, v. 2, p. 170-172.

113. Шелаев A.H. Динамика генерации и невзаимные оптические эффекты в твердотельных кольцевых лазерах. Докт. диссертация, М., НИИ Ядерной физики МГУ им. М.В.Ломоносова, 2001. - 307 с.

114. Палеев М.Р. Амплитудные и частотные характеристики твердотельного кольцевого лазера при периодической модуляции параметров резонатора. -Канд. диссертация, М., НИИ Ядерной физики МГУ им. М.В.Ломоносова, 1988. 155 с.

115. Globes A.R., Brienza M.J. Single-Frequency Travelling Wave Nd:YAG Laser. Applied Physics Letters, 1972, v. 21, No 6, p. 265-267.

116. Гуляев Ю.В., Проклов B.B., Шкердин Г.Н. Дифракция света на звуке в твердых телах. УФН, 1978, т. 121, в. 1, с. 61 -111.

117. Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их применение. М. Сов. радио, 1978. - 111 с.

118. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы акустооптики. М., Радио и связь, 1985. - 279 с.

119. Петрунькин В.Ю., Водоватов И.А. Теория дифракции света на ультразвуке (изотропные среды). Известия АН СССР, сер. физическая, 1987, т. 26, № 12, с. 1570-1578.

120. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер с доплеровски сдвинутым инжектируемым сигналом. ЖТФ, 1980, т. 50, в. 7, с. 1576-1578.

121. Kornienko L.S., Kravtzov N.V., Shelaev A.N. Optical Bistability and Hysteresis in Solid-State Ring Laser. Abstracts of Symposium "Optica-84", Budapest, 1984, p. 174-175. - Proceedings of SPIE, 1984, v. 473, p. 215-218.

122. Хандохин П.А., Ханин Я.И. Влияние сдвига частоты генерации и невзаимности резонатора на спектр релаксационных частот твердотельного кольцевого лазера. Квантовая электроника, 1982, т. 9, № 3, с. 637-638.

123. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Влияние аномальной дисперсии на характеристики кольцевого лазера. Вестник МГУ, сер. 3, физика, 1987, т. 28, № 3, с. 94-96.

124. Клочан. Е.Л., Ларионцев Е.Г., Наний O.E., Шелаев А.Н. Твердотельный кольцевой лазер с нелинейным поглотителем. Квантовая электроника, 1987, т. 14, №7, с. 1385-1392.

125. Наний O.E., Шелаев А.Н. Двунаправленная беспичковая генерация в твердотельном лазере с нелинейным поглотителем. Квантовая электроника, 1989, т. 16, №6, с. 1122-1127.

126. Наний O.E., Палеев М.Р. Четырехчастотная генерация в твердотельном кольцевом лазере. Квантовая электроника, 1992, т. 19, № 9, с. 882-883.

127. Наний O.E. Феноменологическая модель многоканальных твердотельных лазеров и ее использование для описания стационарных режимов генерации кольцевых и линейных лазеров. Квантовая электроника, 1996, т. 23, № 1, с. 17-20.

128. Евдокимова О.Н., Капцов Л.Н. Спектр релаксационных частот многомодового твердотельного лазера. Квантовая электроника, 1989, т. 16, №8, с. 1157-1164.

129. Золотоверх И.И., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Макаров A.A., Фирсов В.В. Спектр релаксационных частот твердотельного кольцевого лазера в автомодуляционном режиме генерации. Квантовая электроника, 1994, т. 21, № 1, с. 5-6.

130. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г. Автомодуляционные колебания и релаксационные процессы в твердотельных кольцевых лазерах. Квантовая электроника, 1994, т. 21, № 10, с. 903-918.

131. Золотоверх И.И., Кравцов Н.В., Кравцов H.H., Ларионцев Е.Г., Макаров

132. A.A. Взаимодействие автомодуляционных и релаксационных колебаний и его роль в нелинейной динамике твердотельного кольцевого лазера. -Квантовая электроника, 1997, т. 24, №7, с. 638-642.

133. Золотоверх И.И., Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Макаров A.A., Фирсов

134. B.В. Новые механизмы возникновения динамического хаоса в твердотельном кольцевом лазере. Квантовая электроника, 1995, т. 22, №3, с. 213-215.

135. Золотоверх И.И. Нелинейная динамика автомодуляционных колебаний излучения твердотельного кольцевого лазера. Канд. диссертация, М., НИИ Ядерной физики МГУ им. М.В.Ломоносова, 1995. - 123 с.

136. Золотоверх И.И., Ларионцев Е.Г. Параметрический резонанс в автономном твердотельном кольцевом лазере. Квантовая электроника, 1995, т. 22, № 12, с. 1171-1175.

137. Идиатулин B.C., Успенский A.B., Эффекты Брэгговского рассеяния в твердотельных лазерах. Радиотехника и электроника, 1977, т. 22, № 12, с. 2584-2591.

138. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Шелаев А.Н. Новые режимы генерации твердотельного кольцевого лазера с нестационарным резонатором. ЖТФ, 1980, т. 50, в. 2, с. 421-422.

139. Шелаев А.Н. Эффект сверхнизкочастотной коммутации направления излучения в твердотельных кольцевых лазерах в режимах автомодуляции IIрода. Вестник МГУ, сер. 3, физика, 2004, № 4, с. 65-67.

140. Shelaev A.N. Superlow-frequency instability unidirectional and bidirectional lasing in CW solid-state ring lasers with homogeneously broadened gain line. -Abstracts of 10-th Internat. Laser Physics Workshop, Moscow, 2001, p. 197.

141. Shelaev A.N. Very long memory and spatial-temporal hysteresis of lasing regimes in self-stabilized CW YAG:Nd3+ solid -state ring lasers. Abstracts of 10th Internat. Laser Physics Workshop, Moscow, 2001, p. 198.

142. Корниенко Л.С., Кравцов Н.В., Шелаев А.Н. Невзаимные эффекты и кинематическая синхронизация мод в твердотельном кольцевом лазере с нестационарным резонатором. Квантовая электроника, 1981, т. 8, № 1, с. 8387.

143. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г., Шелаев А.Н. Акустооптическая невзаимность на эффекте Физо в кольцевом лазере. Квантовая электроника, 1987, т. 14, №4, с. 840-842.

144. Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Невзаимные явления в акустооптических модуляторах. ЖТФ, 1977, т. 47, №5, с. 1068-1069.

145. Зильберман Г.Е., Купченко Л.Ф. Прохождение света через ультразвуковой пучок в однородном и изотропном диэлектрике. Радиотехника и электроника, 1975, т. 20, № 11, с. 2347-2356; 1977, т. 22, №8, с. 1151-1156.

146. Зильберман Г.Е., Сидоров И.Н., Купченко Л.Ф. К теории дифракции света на ультразвуке. Радиотехника и электроника, 1982, т. 27, № 2, с. 241-247.

147. Задерновский A.A. Акустооптический фазовый невзаимный элемент. -Квантовая электроника, 1985, т. 12, №8, с. 1748-1751.

148. Балакший В.И., Пентегов С.Ю., Фазовые характеристики акустооптиче-ского взаимодействия в Брэгговском режиме дифракции. Вестник МГУ, сер.З, физика, 1985, т. 26, № 6, с. 59-64.

149. Антонов С.Н., Поручиков П.В., Бышевский O.A., Ветошко П.М. Особенности невзаимного акустооптического эффекта. Радиотехника и электроника, 1988, т. 33, в. 4, с. 814-818.

150. Голокоз П.П., Обозненко Ю.Л. Амплитудная невзаимность брэгговской дифракции света на бегущей ультразвуковой волне. Радиотехника и электроника, 1987, т. 32, в. 1,с. 15-21.

151. Воронин В.Г., Корниенко Л.С., Маний O.E. Самосогласованный расчет твердотельных кольцевых лазеров с интерференционными элементами. -Квантовая электроника. 1996, т. 23, №12, с. 1095-1099.

152. Корниенко Л.С., Маний Н.В., Наний O.E. Невзаимность в акустооптических модуляторах на бегущих акустических волнах, Квантовая электроника, 1990, т. 17, № 11, с. 1472-1474.

153. Наний O.E., Селунский А.Б. Невзаимный эффект при прохождении узких световых пучков через ультразвуковую волну. Вестник МГУ, сер. 3, физика, 1991, т. 45, № 1, с. 41-44.

154. Зильберман Г.Е., Купченко Л.Ф., Голотвянская Г.Ф. Дифракция света наультразвуке в кристаллах с оптической активностью. Радиотехника и электроника, 1984, т. 29, № 12, с. 2449-2454.

155. Наний O.E. Невзаимные оптические эффекты при анизотропной дифракции на бегущей ультразвуковой волне. Квантовая электроника, 1996, т. 23, №2, с. 172-176.

156. Голяев Ю.Д., Задерновский A.A., Ливинцев А.Л. Твердотельный кольцевой лазер с акустооптической фазовой невзаимностью встречных волн. Квантовая электроника, 1987, т. 14, №5, с. 917-919.

157. Зиновьева Т.В., Игметов А.Б., Кравцов Н.В., Наний Н.В., Наний O.E. Наночастотный лазер бегущей волны на YAG:Nd3+ с акустооптическим невзаимным элементом. Квантовая электроника, 1992, т. 19, № 2, с. 142144.

158. Наний O.E. Особенности акустооптического взаимодействия в кольцевых лазерах. Квантовая электроника, 1995, т. 22, № 6, с. 585-588.

159. Голокоз П.П., Обозненко Ю.Л., Пугач И.П. Лазер с акустооптическим зеркалом в резонаторе. Квантовая электроника, 1986, т. 13, № 1, с. 164166.

160. Кравцов Н.В., Ларионцев Е.Г. Оптическая невзаимность в средах с нелинейным показателем преломления. -ЖТФ, 1981, т. 50, № 1, с. 182-183

161. Кравцов Н.В., Кравцов H.H., Чиркин A.C. Новые невзаимные эффекты в пространственно неоднородных средах. Квантовая электроника, 1996, т. 23, № 8, с. 677-678.

162. Бирман А.Я., Савушкин А.Ф. Теория дифракционных явлений в кольцевом лазере. -1974, т. XXXVII, в. 2, с. 317-321.

163. Глущенко Ю.В., Радина Т.В., Фрадкин Э.Е. Дифракционная невзаимность генерации встречных волн в кольцевом лазере со слабой дифракцией. -Оптика и спектроскопия, 1984, т. 57, в. 2, с. 328-334.

164. Blayzey R. Light Scattering by Laser Mirrors. Applied Optics, 1967, v. 6, №5, p. 831-835.

165. Берштейн И.П., Степанов Д.П. Обнаружение и измерение малых обратных отражений лазерного излучения. Известия ВУЗов, радиофизика, 1973, т. 16, №4, с. 531-535.

166. Бирман А.Я., Савушкин А.Ф., Соломатин В.А. Асимметрия коэффициентов связи встречных волн в кольцевом лазере. ЖПС, 1982, т. 37, в. 1, с. 174-176.

167. Наний O.E. Влияние акустооптических и магнитооптических эффектов на характеристики излучения твердотельного кольцевого лазера на YAG:Nd3+. Канд. диссертация, М., НИИ Ядерной физики МГУ им. М. В. Ломоносова, 1984. - 184 с.

168. Золотоверх И.И., Ларионцев Е.Г. Новые возможности измерения оптической невзаимности в твердотельном кольцевом лазере. Квантовая электроника, 1993, т. 20, № 5, с. 489-492.

169. Наний O.E. Особенности акустооптического взаимодействия в кольцевых лазерах. Квантовая электроника, 1995, т.22, №6, с.585-588.

170. Наний O.E. Невзаимный акустооптический эффект в планарных волноводах. Квантовая электроника, 2000, т. 30, № 3, с. 271-273.

171. Наний O.E. Теория акустооптического невзаимного эффекта в лазерах с "самовозвращением" дифрагировавших лучей. Квантовая электроника, 1998, т. 25, № 12, с. 1100-1102.

172. Золотоверх И.И., Клименко Д.Н., Кравцов Н.В., Ларионцев Н.Г., Фирсов В.В. Параметрические процессы и мультистабильность в кольцевом чип-лазере с периодической модуляцией накачки. Квантовая электроника, 1996, т. 23, № 10, с. 938-942.

173. Золотоверх И.И., Клименко Д.Н., Ларионцев Н.Г. Влияние периодической модуляции потерь на динамику автомодуляционных колебаний в твердотельном кольцевом лазере. Квантовая электроника, 1996, т. 23, № 7, с. 625-629.

174. Ларионцев Е.Г. Параметрические процессы в нелинейной динамике излучения твердотельного кольцевого лазера. Известия АН, сер. физическая, 1996, т. 60, № 6, с. 188-196.

175. Клименко Д.Н., Кравцов Н.В., Ларионцев Н.Г. Синхронизация динамического хаоса во встречных волнах кольцевого лазера. Квантовая электроника, 1997, т. 24, № 7, с. 64-652.

176. Кравцов Н.В., Ларионцев Н.Г. Нелинейная динамика твердотельных кольцевых лазеров (обзор). Квантовая электроника, 2006, т. 36, № 3, с. 192220.

177. Kornienko L.S., Kravtsov N.V., Nanii O.E., Shelaev A.N. Solid-State Ring Lasers with a Homogeneously Broadened Gain Line. Abstracts of Intern. Conf. "Nonlinear Dynamics in Optical Systems", Afton, Oklahoma, USA, 1990, p. 229.

178. Палеев M.P., Парфенов C.B. Стабилизация режима биений в твердотельном кольцевом лазере с помощью волн автоподсветки. Тезисы докладов III Всесоюзной конф. молодых ученых и специалистов "Теоретическая и прикладная оптика", Ленинград, 1988, с. 63-64.