Устройство и важнейшие характеристики рубинового лазера

Цилиндрическими поверхностями активных элементов обычно придают шероховато-полированную зернистую структуру, которая нарушает полное внутреннее отражение и подавляет возможную паразитную генерацию лазера на кольцевых типах колебаний.

Длительность светового импульса накачки выбирают от сотен микросекунд до нескольких миллисекунд, в согласии с допустимой мощностью и энергией возбуждения ламп накачки. Генерация длится заметно меньше, чем накачка; она начинается с задержкой по отношению к началу импульса накачки, так как для накопления ионов хрома на верхнем рабочем уровне и существенного опустошения нижнего уровня (для достижения порога инверсии) требуется значительная энергия. Эту задержку следует учитывать при необходимости активного управления излучением лазера. Например, иногда требуется быстрое включение генерации лазера в строго определённый момент времени. Для подобного управления (его называют активной модуляцией добротности, или потерь) используют быстродействующие оптические затворы на основе эффектов Керра или Поккельса. Понятно, что затвор имеет смысл открывать только тогда, когда накопленная в среде энергия превосходит не только порог инверсии, но и порог генерации системы с открытым затвором.

В простейшей схеме лазера реализуется так называемый режим свободной генерации, когда отсутствует непосредственное управление параметрами активной среды и резонатора. Характер излучения в этом случае определяют свойства резонатора и нелинейности активной среды.

В твердотельных лазерах в пределы спектрального диапазона, где усиление превосходит потери, попадает огромное число собственных типов колебаний (мод) резонатора, различающихся по продольному индексу. Генерация получается многочастотной. Поэтому монохроматичность излучения лазера на рубине невысока (ширина спектра порядка единиц обратных сантиметров). Кроме того, для мод с различными поперечными индексами добротности могут различаться слабо из-за большого значения числа Френеля в реальных лазерных системах. Генерацию на многих поперечных типах колебаний традиционно (и не вполне точно) называют многомодовой. Многомодовый режим даёт невысокую пространственную когерентность излучения и сложную, непредсказуемую форму волнового фронта.