О механизме биений поперечных мод в лазере на основе резонатора Фабри—Перо

Исследован механизм возникновения биений фундаментальной и первой мод при скачкообразном увеличении скорости накачки в условиях стационарной одномодовой генерации. Исследование основано на численном решении нестационарных волновых уравнений в резонаторе в квазиоптическом приближении и уравнения среды релаксационного типа, а также на использовании первых двух эрмит-гауссовых полиномов ψ _0,1(x) для получения проекций I_0,1(t), g_0,1(t) распределений интенсивности излучения и коэффициента усиления соответственно. Показано, что биения поперечных мод возникают на ранних этапах развития двухмодовой генерации, при этом появление колебаний интенсивности излучения в активной среде предшествует развитию колебаний коэффициента усиления. Определено время выхода двухмодовой генерации на стационарный режим. Найден сдвиг фаз π/2 между колебаниями I₁(t) и g₁(t) для установившегося режима биений и показано, что глубина модуляции ΔI средней по выходной апертуре интенсивности излучения в установившемся двухмодовом режиме пропорциональна превышению k скорости накачки над порогом одномодовой генерации. Предложена схема контроля модового состава излучения лазера, основанная на правилах для определения I_0,1(t) по сигналам датчиков, и исследована ее работоспособность. В схеме использованы два датчика интенсивности поля, расположенных внутри резонатора за пределами выходной апертуры.