レ-ザ-系における非線形ダイナミクスの研究

激光系统非线性动力学研究

• 批准号: 01550032
• 负责人: 立川 真樹
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01550032/
• 关键词: レ-ザ-不安定性; カオス; 非線形ダイナミクス; 受動的Qスイッチ; 分子緩和過程; 炭酸ガスレ-ザ-; 亜酸化窒素レ-ザ-

可飽和吸収体を含むレ-ザ-(LSA)系において、レ-ザ-出力が示すダイナミクスを観測し、媒質の原子分子過程とレ-ザ-不安定性の関連、及び不安定性が生じる機構を、CO_2,N_2Oレ-ザ-を対象として研究した。1.N_2Oレ-ザ-において、前にCO_2レ-ザ-で観測されたのと同様な、微小振動を重畳した複雑な波形の受動的Qスイッチ(PQS)パルス、周期倍加分岐に伴うカオスが観測された。レ-ザ-媒質の振動緩和を考慮したレ-ト方程式モデルにより観測波形が再現され、これらのレ-ザ-系では振動緩和が律速過程となり、回転準位間のダイナミクスはレ-ザ-不安定性に影響を与えないこと、また、レ-ザ-下準位に速い振動緩和が存在し、これが複雑な波形のPQS、カオスが生じるのに不可欠であることが明らかになった。2.カオス的なPQSが生じる機構を解明するために、レ-ト方程式の数値計算解を解析した。その結果、微分方程式系のダイナミクスがlogistic写像に類似した1次元写像から導かれることが示され、カオスが現れる過程がFeigenbaumのシナリオと合致することが明らかにされた。3.外部変調を受けたLSA系のダイナミクスとして、Stark効果によって吸収ガスの吸収係数を変調されたCO_2レ-ザ-における不安定性について調べた。外部変調の導入により、新たに周波数ロッキング現象、カオスへの準周期ル-トが観測された。これらの不安定性も、前述のレ-ト方程式モデルによって再現され、カオスへの準周期ル-トでは、数学モデルであるCurry-Yorkモデルと同様の振舞いが現れることが示された。以上、本研究によってCO_2,N_2O-LSA系の非線形ダイナミクスのモデル系としての有用性が示されたと共に、実験を厳密に再現する理論モデルが得られたことにより、レ-ザ-不安定性の観測から媒質の物性定数を決定する手段が開かれたといえる。

Saturable absorption を 収 derivatives containing む レ ザ - (LSA) に お い て, レ - ザ - output が す ダ イ ナ ミ ク ス を 観 し, medium の atomic molecular process と レ ザ - labile の masato, and び labile が raw じ る を, CO_2, N_2O レ ザ - を like と seaborne し て research し た. 1. N_2O レ ザ - に お い て, former に CO_2 レ ザ - で 観 measuring さ れ た の と with others な, tiny vibration を 畳 し た complex 雑 な waveform の by moving Q ス イ ッ チ (PQS) パ ル ス, cycle more branching に with う カ オ ス が 観 measuring さ れ た. レ ザ - medium の vibration alleviation を consider し た レ - ト equation モ デ ル に よ り 観 measured waveform が reappearance さ れ, こ れ ら の レ ザ - department で は vibration alleviation が law speed process と な り, back to planning prospective の ダ イ ナ ミ ク ス は レ ザ - labile に influence を and え な い こ と, ま た, レ ザ - from quasi に speed い vibration alleviation が し, こ れ が complex 雑 な waveform の PQS, カ オ ス が raw じ る の に not owe で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. 2. カ オ ス な of PQS が raw じ る institutions を interpret す る た め に, レ - ト equations の を numerical calculation solution of parsing し た. そ の results, the differential equation is の ダ イ ナ ミ ク ス が logistic write like に similar し た 1 yuan to write like か ら guide か れ る こ と が shown さ れ, カ オ ス が now れ る process が Feigenbaum の シ ナ リ オ と close to す る こ と が Ming ら か に さ れ た. 3. The external - adjustable を by け た LSA is の ダ イ ナ ミ ク ス と し て, Stark unseen fruit に よ っ て suction 収 ガ ス の 収 absorption coefficient を - adjustable さ れ た CO_2 レ ザ - に お け る labile に つ い て adjustable べ た. External modulation <s:1> introduces によ によ, new たに frequency number ロッキ グ グ phenomenon, カ スへ スへ <s:1> quasi-periodic <s:1> -トが観 measurement された. こ れ ら の labile も, the foregoing の レ - ト equation モ デ ル に よ っ て reappearance さ れ, カ オ ス へ の quasi-periodic ル - ト で は, mathematics モ デ ル で あ る Curry - York モ デ ル と with others in vibration の dance い が now れ る こ と が shown さ れ た. Above, this study に よ っ て CO_2, N_2O - LSA is の nonlinear ダ イ ナ ミ ク ス の モ デ ル department と し て の usefulness が shown さ れ た と に, be 験 を 厳 dense に reappearance す る theory モ デ ル が have ら れ た こ と に よ り, レ ザ - labile の 観 measuring か ら medium の property destiny を decided す る means が open か れ た と い え る.

项目成果

Feng-Lei Hong et al.: "Chaotic passive Q-switching pulsation in a N_2O laser with a saturable absorber" J.Opt.Soc.Am.B. 6. 1378-1382 (1989)

Feng-Lei Hong 等人：“具有可饱和吸收体的 N_2O 激光器中的混沌被动 Q 开关脉动”J.Opt.Soc.Am.B。

Takehisa Tohei et al.: "Mechanism to produce chaos in a laser with a saturable absorber" Physica D.

Takehisa Tohei 等人：“利用可饱和吸收体在激光中产生混沌的机制”Physica D.

立川真樹: "レ-ザ-発振における不安定性とカオス" 応用物理. 58. 1722-1730 (1989)

Maki Tachikawa：“激光振荡的不稳定性和混沌”应用物理 58。1722-1730（1989）。

Takehisa Tohei et al.: "Instabilities and chaos in a laser with an externallymodulated saturable absorber" J.Opt.Soc.Am.B.

Takehisa Tohei 等人：“具有外部调制可饱和吸收体的激光器中的不稳定性和混沌”J.Opt.Soc.Am.B.