Регулярные пульсации излучения гелий неонового лазера, в спектре которого регистрируются 7 дискретных частот

На рисунках, показанных ниже, представлены характеристики гелий-неонового лазера ЛГ-79. Для всех 4 исследованных образцов лазеров этого типа измерения дают идентичные результаты. Длина резонатора лазера равна 75 см, период резонатора – 5 нс. Этот лазер генерирует устойчивую, воспроизводимую последовательность импульсов длительностью 0,65 ±0,05 нс, измеренную по уровня 0,5 от максимального значения интенсивности. Спектр излучения лазера содержит 7 узких эквидистантных частот под гладкой огибающей с воспроизводимыми значениями амплитуд. Средняя выходная мощность излучения лазера 10 мВт.

Рис. 7.6. Оптическая схема лазера ЛГ-79.

 1- стеклянная призма с отражающим зеркалом, работающая как компенсатор дисперсии за счет небольшой разъюстировки относительно оптической оси резонатора. 2 – газоразрядная трубка с брюстеровскими окошками. 3 – выходное зеркало резонатора.

Характерно, что лазеры (например, ЛГ-126) использующие идентичную газоразрядную трубку в резонаторе, образованном зеркалами, в которых не используется призма, излучают хаотические сверхкороткие импульсы.

 Измерения временной картины генерации с помощью стробоскопического осциллографа С 1-74, полоса воспроизводимых частот которого составляет 3,5 ГГц, обнаруживают ее высокую устойчивость. Картина, показанная на рис. 7.7 остается неизменной на экране осциллографа на протяжении часов непрерывной регистрации.

 Характерно, что эта картина сохраняется и в процессе установления теплового режима лазерного резонатора после его включения. При этом частоты спектра излучения, регистрируемые с помощью интерферометра Фабри-Перо, непрерывно дрейфуют в одну сторону под огибающей спектра, которая сохраняет свое положение, оставаясь неподвижной относительно контура усиления активной среды. Естественно, в процессе дрейфа частот какая-либо синхронизация фаз мод отсутствует. Тем не менее, временной режим генерации лазера, показанный на рис.7.7, от этого не зависит.

Рис.7.7. Осциллограмма излучения гелий-неонового лазера ЛГ-79.

 Для измерений использован стробоскопический осциллограф С1-74. Период следования импульсов равен 5 нс. Фотоприемник – лавинный фотодиод ЛФД-2, полоса пропускания которого равна 1,2 ГГц.

Рис. 7.8. Развертка во времени излучения того же лазера. На рисунке – фотография экрана электронно-оптической камеры «Агат СФ» и результат ее фотометрирования.

Рис. 7.9. Спектр излучения лазера, зарегистрированный с помощью интерферометра Фабри-Перо.

Рис. 7.10. Нулевой и первый максимумы огибающей автокорреляционной функции лазера, измеренные с помощью интерферометра Майкельсона (1) и рассчитанная по спектру (2).

Представленные на рис. 7.10 кривые представляют собой зависимость видности интерференционных полос на выходе интерферометра Майкельсона от разности хода интерферирующих лучей. Максимумы видности периодически повторяются, когда задержка одного из лучей в интерферометре равна периоду лазерного резонатора. В промежутках между максимумами значения видности падают до ~ 0,06. Ширина максимума АКФ, измеренная по уровню 0,5 составляет 1,3 нс. Это значение кооррелирует с прямыми временными измерениями.

     Кривая 2 на рис. 10.16 рассчитана на основании измерений интенсивностей дискретных частот в спектре излучения лазера в предположении о нулевых значениях фаз этих частот. Расхождение между кривыми 1 и 2 связано с погрешностями в определении интенсивностей частот.