О пульсациях излучения в многомодовых твердотельных оптических квантовых генераторах

На основе уравнений баланса, выведенных с учетом неоднородного распределения инверсии населенности, анализируется кинетика многомодовой свободной генерации на примере модели двух перекрывающихся мод. Показано аналитически и подтверждено расчетами на ЭВМ, что переходные пульсации излучения в такой системе должны затухать, и стационарная генерация является устойчивой. При внешней модуляции потерь пичковый незатухающий режим возникает только при достаточно большом коэффициенте модуляции и при частоте модуляции, близкой к частоте пульсаций. Показано, что режим незатухающих пульсаций возникает при изменении модового состава генерации под действием медленного изменения потерь или сечений индуцированного излучения. Соответствующие условия реализуются в ОКГ с импульсной накачкой, в которых из-за нагревания центр линии усиления и частоты мод сдвигаются со временем, причем для разных мод с разной скоростью. Получены критерии возникновения режимов с затухающими или незатухающими пульсациями. Эти представления экспериментально подтверждаются картинами щелевых разверток свободной генерации в рубине при температуре 100 K в режиме незатухающих регулярных пульсаций.