Методические указания к лабораторным работам по курсу "Основы физики лазеров". Летута С.Н. - 29 стр.

     2.4.2 Импульсный режим

      Импульсный режим, это режим, характерные времена которого меньше
времени релаксации заселенностей активной среды усилителя.
      В случае сильных сигналов, соответствующих полному импульсному на-
сыщению усиления, в отрезке усилителя d z излучается энергия (nhν 2 )d z , где
n - инверсия на единицу длины усилителя. В этом же отрезке в силу линейных
нерезонансных потерь поглощается энергия βFdz , где F - плотность энергии,
проходящей через поперечное сечение усилителя.
      Уравнение баланса в результате имеет вид:

                                   hν        dF
                               n      − βF =    .                       (2.32)
                                    2        dz

Плотность энергии достигает максимума FS = hν 2σ когда dF d z = 0 . Следо-
вательно

                                         hν
                              Fmax = n      .                           (2.33)
                                         2β

     Так как плотность энергии насыщения FS = hν 2σ и линейный коэффи-
циент усиления K 0 = nσ , получаем

                                         K0
                               F max =        Fs .                      (2.34)
                                         β

     Это соотношение по форме аналогично (2.8), но не эквивалентно ему, т.к.
не может быть получено простым умножением его на длительность импульса.
Дело в том, что импульсные сигналы насыщают двухуровневую квантовую
систему иначе, чем непрерывные. В случае импульсных сигналов важную роль
играют форма и длительность усиливаемых импульсов излучения. При сильном
нелинейном импульсном взаимодействии мощного импульса с усиливающей
средой, когда распространяющийся в среде импульс сбрасывает энергию, вы-
зывая высвечивание запасенной в активной среде энергии, происходит измене-
ние формы импульса по мере его усиления. При достаточно высокой интенсив-
ности уже передняя часть импульса сбрасывает значительную долю инверсии,
поэтому она усиливается в большей степени, чем задняя часть импульса. Это
приводит к перемещению центра тяжести распределения энергии в импульсе в
направлении переднего фронта импульса, и при достаточно резких фронтах, к
сокращению длительности импульса.
     При распространении короткого импульса когерентного излучения в уси-
ливающей резонансной среде может проявлятся когерентный характер взаимо-

                                                                           53