增益引导 Gain guiding

2022-11-22 13:23:45 浏览:202

定义

基于空间不均匀光增益的光引导。

当在均匀介质中传播时,激光束迟早会膨胀。 防止这种膨胀的常用方法是使用具有空间变化折射率分布的导向结构,称为波导。 然而,也可以纯粹通过空间变化的光学增益来实现引导,这称为增益引导。 基本思想很简单:通过放大光束的中心部分而不是空间剖面的翅膀,光束宽度将减小,并且这种效应可能足够强,例如抵消衍射。

请注意,增益引导通常伴随着一定程度的通过折射率不均匀性的引导或反引导,因为增益和折射率通过克莱默斯-克罗尼格关系相互关联。

特别是在高增益放大器中,例如在具有脉冲泵浦的光参量放大器中,增益引导会强烈影响放的输出曲线。 这甚至导致此类器件的功率可扩展性受到限制[3],因为信号波束往往变得太小,无法与非线性晶体最后一部分中的泵浦波束完全重叠。

在某些激光二极管中,增益引导用于光场的水平限制。 这允许在波导结构仅沿垂直方向引导的设备中进行几乎衍射限制的发射。

在大多数固态激光谐振器中,增益引导只起很小的作用,因为增益相对较小,而其他效应更强。 特别是,热透镜往往更为重要,对于强超短脉冲,还可能存在与Kerr非线性相关的显着自聚焦效应。

参考文献

[1] F. Salin and J. Squier, “Gain guiding in solid-state lasers”, Opt. Lett. 17 (19), 1352 (1992), doi:10.1364/OL.17.001352
[2] N. J. van Druten et al., “Observation of transverse modes in a microchip laser with combined gain and index guiding”, J. Opt. Soc. Am. B 18 (12), 1793 (2001), doi:10.1364/JOSAB.18.001793
[3] G. Arisholm et al., “Limits to the power scalability of high-gain optical parametric oscillators and amplifiers”, J. Opt. Soc. Am. B 21 (3), 578 (2004), doi:10.1364/JOSAB.21.000578
[4] R. Paschotta, case study on an actively Q-switched Nd:YAG laser, numerical simulation with gain guiding

放大器

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