Advertisement

Il Nuovo Cimento B (1965-1970)

, Volume 48, Issue 1, pp 58–72 | Cite as

Self-locking of modes in a passiveQ-switched laser

  • C. A. Sacchi
  • G. Soncini
  • O. Svelto
Article

Summary

A theory is presented in this paper for self-locking of modes in a passiveQ-switched laser. Under several assumptions, which are well fulfilled in practice, it is shown that the phases of the oscillating modes are locked together according to one of two relations, depending upon the position of the cell containing the saturable absorber within the cavity. When the first locking relation applies, the output light is constituted by aQ-switched pulse train with a pulse rate equal to the fundamental beat frequency between two adjacent modes of the cavity. When the second locking relation applies, the output light is constituted by aQ-switched pulse train with a pulse rate equal to twice the fundamental beat frequency. The first locking condition is most easily observed when the cell is placed near either one of the two ends of the cavity. The second locking condition is most easily observed when the cell is placed at the center of the cavity. The parameters which influence the locking phenomenon are discussed. A few conclusions of the theory have also been experimentally checked. This theory is in agreement with that developed by Statz and Tang for the case of self-locking due to the nonlinearity of the active material itself.

Keywords

Decay Time Active Material Pulse Train Light Output Saturable Absorber 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Самосинхрониэация колебаний в лаэере с пассивно модулированной добротностью

Реэюме

В зтой статье представлена теория для самосинхрониэации колебаний в лаэере с пассивно модулированной добротностью. Покаэано, что при определенных предположениях, которые обычно выполняются на практике, фаэы осциллируюших видов колебаний синхрониэируются согласно одному иэ двух соотнощений, эависяших от положения ячейки, содержашей насышаюшийся погло титель внутри реэонатора. Когда выполняется первое соотнощение синхрониэации, выходяший свет обраэуется совокупностью Q-модулированных импульсов, с частотой импульсов, равной основной частоте биений между двумя смежными модами реэонатора. Когда выполняется второе соотнощение, выходяший свет обраэуется совокупностью. Q-модулированных импульсов с частотой импульсов, равной удвоенной основной частоте биений. Первое условие синхрониэации наиболее легко наблюдается, когда ячейка помешена вблиэи любого иэ двух концов реэонатора. Обсуждаются параметры, влияюшие на явление синхрониэации. Также была проведена зкспериментальная проверка нескольких выводов теории. Эта теория согласуется с теорией, раэвитой Статном и Тангом для случая, когда самосинхрониэация обусловлена нелинейностью самого активного материала.

Riassunto

In questo articolo viene presentata una teoria del self-locking dei modi in un laser a impulsi giganti ottenuto mediante assorbimento saturabile. Sotto certe ipotesi, normalmente ben verificate in pratica, si può dimostrare che le fasi dei modi oscillanti nella cavità si « agganciano » tra loro: tale agganciamento avviene in accordo a due fondamentali relazioni, in dipendenza dalla posizione che occupa nella cavità la cella contenente l’assorbitore saturabile. Quando vale la prima relazione, la luce laser di uscita è costituita da un treno di impulsi di periodo pari all’inverso della frequenza fondamentale di battimento fra due modi contigui della cavità risonante. Quando vale la seconda relazione, la luce laser di uscita è costituita da un treno di impulsi di periodo pari alla metà dell’inverso della frequenza fondamentale di battimento. Il locking dei modi in accordo con la prima relazione si osserva normalmente quando la cella contenente l’assorbitore è posta ad uno dei due estremi della cavità risonante; il locking in accordo con la seconda relazione si osserva normalmente quando la cella stessa è posta al centro della cavità risonante. Anche l’influenza di altri parametri sul locking dei modi è discussa, e i più importanti risultati teorici sono stati verificati sperimentamente. Questa teoria è in accordo con quella sviluppata da Tang e Statz nel caso del locking dei modi dovuto alla non linearità del materiale attivo.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    H. W. Mocker andR. J. Collins:Appl. Phys. Lett.,7, 270 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. (2).
    A. J. De Maria, D. A. Stetser andH. Heynan:Appl. Phys. Lett.,8, 174 (1966).ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. (3).
    A. J. De Maria, D. A. Stetser andH. Heynan: paper presented at the1966 International Quantum Electronics Conference, Phoenix, April 12–15, 1966.Google Scholar
  4. (4).
    C. C. Cutler:Proc. IRE,43, 140 (1955).CrossRefGoogle Scholar
  5. (5).
    E. T. Jaynes andF. W. Cummings:Proc. IEEE,51, 89 (1963).CrossRefGoogle Scholar
  6. (6).
    J. R. Fontana, R. H. Pantell andR. G. Smith: inAdvances in Quantum Electronics, ed. byJ. R. Singer (New York, 1961), p. 612.Google Scholar
  7. (7).
    J. C. Slater:Microwave Electronics (New York, 1964).Google Scholar
  8. (8).
    A. Szabo andR. A. Stein:Journ. Appl. Phys.,36, 1562 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  9. (9).
    R. McLeary andP. W. Bowe:Appl. Phys. Lett.,8, 116 (1966).ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. (10).
    H. Statz andC. L. Tang:Journ. Appl. Phys.,36, 3923 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. (11).
    K. Shimoda:Proceedings of the Symposium on Optical Masers (New York, 1963), p. 95.Google Scholar
  12. (12).
    D. Roess andG. Zeidler:Appl. Phys. Lett.,8, 10 (1966).ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. (13).
    M. L. Spaeth andW. R. Sooy: paper presented at the1966 International Quantum Electronics Conference, Phoenix, Ariz., April 12–15, 1966.Google Scholar
  14. (14).
    G. Potenza andA. Sona:Nuovo Cimento,38, 1438 (1965).CrossRefGoogle Scholar
  15. (15).
    A. Yariv:Journ. Appl. Phys.,36, 388 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. (16).
    G. Toraldo di Francia:Appl. Optics,4, 1267 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1967

Authors and Affiliations

  • C. A. Sacchi
    • 1
  • G. Soncini
    • 1
  • O. Svelto
    • 1
  1. 1.Istituto di Fisica del PolitecnicoMilano

Personalised recommendations