Измерения мощности лазерного излучения в широком динамическом диапазоне

Мощность излучения в максимуме пичков свободной генерации превышает уровень люминесценции активного стержня на 4... 6 порядков. В режиме генерации гигантского импульса пиковая мощность возрастает еще на 3 …4 порядка. С помощью осциллографа или ЭОП а регистрируют только «вершину айсберга» - основная часть длительности импульса остается за пределами измерительных возможностей приборов.

 Переход к генерации ультракоротких импульсов приводит к дальнейшему повышению этой мощности еще в сотни и тысячи раз. Возрастание спектральной плотности мощности при возникновении лазерной генерации, теоретически должно в бесконечное число раз превышать эту величину для люминесценции (фактически более чем на 10 порядков). При таком радикальном повышении мощности вряд ли следует ожидать, что будут продолжать действовать общепринятые в классической оптике представления о взаимодействии света с веществом. Здесь в действие должны вступать когерентные эффекты взаимодействия излучения с веществом, связанные с интерференцией квантовых состояний активных частиц среды.

Стандартные методы исследования люминесценции активных элементов и лазерного излучения с помощью электронных методов регистрации обычно не позволяют проследить изменения интенсивности импульса излучения в широком динамическом диапазоне.

Идея методики регистрации во всем диапазоне изменения интенсивности импульса лазерного излучения, предложенная в работе авторов [19], показана на рисунке 9.4.

Рис. 9.4. Схема экспериментальной установки. 1, 4 – зеркала резонатора лазера, 2 – активный стержень, 3 – аподизированная диафрагма, установленная в резонаторе для подавления пространственной структуры в луче лазера, 5 светоделительная пластина, 6 – скоростной фоторегистратор СФР-2.

       Стеклянная светоделительная пластина делит луч лазера, прошедший через нее, на последовательность параллельных лучей. Изменением наклона пластины по отношению к лучу лазера можно регулировать степень ослабления интенсивности лучей, прошедших через пластину и испытавших разное число отражений от ее поверхностей. Последовательность затухающих по интенсивности лучей, выходящих из пластины, регистрируется скоростным фоторегистратором. Фотометрирование разверток лучей в области почернений, лежащих на линейном участке характеристической кривой фотопленки, позволяет восстановить зависимость интенсивности излучения лазера от времени в широком динамическом диапазоне. Практически чувствительность фотопленки позволяет зарегистрировать весь процесс генерации от люминесценции до максимумов импульсов.

Рис. 9.5. Пример развертки излучения рубинового лазера, работающего в режиме свободной генерации. Интенсивность излучения в соседних порядках развертки (снизу вверх) ослаблена в 40 раз. Потери резонатора лазера 0,03 см^-1. Энергия накачки на 30% выше пороговой.

Рис. 9.6. Передний фронт второго пичка генерации рис. 9.5. Интенсивность излучения нарастает строго по экспоненциальному закону при изменении этой величины на 5 порядков.