Содержание видение

Пассивная синхронизация мод — используется не внешнее управление режимом синхронизации, а некоторый нелинейный оптический эффект:

• 
  Синхронизация мод на основе быстро насыщающегося поглотителя, время жизни верхнего состояния которого очень мало
  
• 
  Синхронизация мод на основе линз Керра — используется эффект самофокусировки пучка в прозрачном нелинейном оптическом элементе
  
• 
  Синхронизация мод на основе медленно насыщающегося поглотителя — используется динамическое насыщение усиливающей среды
  

Синхронизация мод

Синхронизация мод – это такой процесс, при котором амплитуды и разности фаз произвольных мод резонатора остаются постоянными, т. е.
синхронизованными. Метод синхронизации мод позволяет получить генерацию лазерных импульсов сверхкороткой длительности (~10–14 с) и очень высокой пиковой мощности (~1010 Вт). Синхронизацию мод или режим генерации сверхкоротких импульсов можно осуществить следующими способами: 1) внешний (активный); 2) внутренний (пассивный); 3) суперпозиционный(активно-пассивный).
Активная синхронизация мод достигается введением в резонатор оптического элемента, потери которого модулируются внешним полем. Условием строгой синхронизации является сохранение постоянства разности фаз между синхронизованными модами.
Согласно условию самовозбуждения (на длине резонатора должно укладываться целое число полуволн L = nλ/2), межмодовые частоты зависят только от длины резонатора ∆ν = 1/2L и образуют эквидистатный спектр. Для простоты считаем, что полное число мод в резонаторе равноN с одинаковыми амплитудами. Тогда результирующая напряженность в некоторой фиксированной точке пространства, согласно принципу суперпозиции, можно представить в виде

		E(t) =A(t)cos ωt ,			(4.7)
где ω = ω +	N + 1	Δω и A(t) =A	sin(N Δωt / 2)	.
	2
0		0 sin(Δωt / 2)

Из этих выражений нетрудно определить параметры лазерного импульса. Длительность отдельного импульса обратно пропорциональна полной ширине спектра лазера:

t =	2π	.	(4.8)
	N Δω

Следовательно, последовательность импульсов, возникающую на выходе при синхронизации мод, можно представить как один импульс, распространяющийся в резонаторе между зеркалами попеременно в прямом и обратном направлениях.
Лазер с активной синхронизацией мод содержит амплитудный или фазовый модулятор, размещаемый вблизи одного из зеркал резонатора, при этом частота модуляции соответствует межмодовой частоте.
Амплитудная модуляция осуществляется акустооптическим или электрооптическим модуляторами. Изменение во времени коэффициента пропускания амплитудного модулятора возбуждает в каждой моде боковые составляющие ω0 ± ∆ω, совпадающие по частотам с соседними аксиальными модами, которые усиливаются и модулируются внутри резонатора. В результате возникают боковые составляющие частоты ω0 ± 2∆ω. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все аксиальные моды не оказываются взаимно связанными, т. е. синхронизованными.
Фазовая модуляция достигается только электрооптическим модулятором. Временная модуляция фазы вызывает появление у каждой моды боковых составляющих, фазы которых взаимно синхронизованы.