Advertisement

Il Nuovo Cimento B (1971-1996)

, Volume 27, Issue 2, pp 305–322 | Cite as

High-order multimode radiation statistics of aTEM00Q-switched neodymium laser

  • F. Sanchez
Article

Summary

We interpret our recent experimental results concerning the dependence of the 11-photon Xe ionization rate on the axial-mode number of aQ-switched laser. If one takes the experimental procedure into account, the stochastical quantity of interest is the ratio between the instantaneous intensity and the mean intensity averaged over a round-trip duration. The enhancement factor normalized to the monomode case is the eleventh moment of that over-intensity. The measurements indicate that nearby longitudinal modes are FM-type phase correlated, while distant modes are phase independent. The radiation emitted by our Nd3+ glass laser have not the statistical properties of a pulsed Gaussian field, yet when the spectrum is sufficiently large (several Å) itsk-th-order over-intensity moment has the same valuek! as for a pulsed Gaussian field with a large spectrum.

Статистика многомодового излучения в высших порядках для TEM00 неодимового лазера с регулируемой добротностью

Резюме

Мы интерпретируем нащи недавние экспериментальные результаты, касающиеся зависимости интенсивности 11-фотонной ионизации Xe от номера аксиальной моды лазера с регулируемой добротностью. Принимая во внимание экспериментальную процедуру, стохастическая величина, имеющая физическии интерес, представляет отношение между мгновенной интенсивностью и средней интенсивностью. Фактор усиления, нормированный на одномодовый случай, представляет одиннадцатый момент указанной средней интенсивности. Измерения указывают, что соседние продоляные моды представляют моды с коррелированными фазами FM-типа, тогда как удаленные моды имеют независимые фазы. Излучение из нашего лазера Nd3+ имеет не статистические свойства импульсного гауссова поля, однако когда спектр становится достаточно большим (несколько Å), то моментk-го порядка имеет ту же величинуk!, как и в случае импульсного гауссова поля с широким спектром.

Resumé

Nous interprétons nos récents résultats expérimentaux concernant l’influence du nombre de modes axiaux d’un laser déclenché sur la probabilité d’ionisation à onze photons du xénon. Nous montrons que, compte tenu de la méthode expérimentale utilisée, la grandeur statistique intéressante est le rapport entre l’intensité instantanée et la valeur moyenne de cette intensité pendant la durée d’un aller-retour dans la cavité laser. Le facteur d’accroissement de la probabilité d’ionisation par rapport au laser monomode est le onzième moment de cettes urintensité. Les mesures montrent que les phases de modes axiaux voisins sont corrélées d’une manière telle que la radiation laser présente une modulation de fréquence tandis que celles de modes axiaux lointains sont indépendantes. La radiation émise par notre laser à verre dopé au néodyme diffère par ses propriétés statistiques d’un champ gaussien pulsé, mais, quand le spectre est suffisamment étendu (quelques Å), le moment d’ordrek de la surintensité a la même valeurk! que pour une impulsion de lumière gaussienne de spectre étendu.

Riassunto

Si interpretano i recenti risultati ottenuti dall’autore riguardanti la dipendenza del rapporto di ionizzazione dello Xe a 11 fotoni dal numero del modo assiale di un laser a spostamentoQ. Tenendo conto del metodo sperimentale, la quantità stocastica in gioco è il rapporto fra l'intensità istantanea e l’intensità media calcolata durante il periodo di un’andata e ritorno. Il fattore di aumento normalizzato rispetto al caso unimodlae è il momento undicesimo di questa sovrintensità. Le misure indicano che i modi longitudinali prossimi hanno correlazione di fase di tip FM, mentre i modi lontani sono indipendenti dalla fase. Le radiazioni emesse dal laser a vetro di Nd3+ non hanno le proprietà statistiche di un campo gaussiano pulsante, tuttavia quando lo spettro è sufficientemente ampio (diversi Å) il suo momento di sovrintensità di ordinek-esimo ha lo stesso valorek! come per un campo gaussiano pulsante con un largo spettro.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    B. R. Mollow:Phys.: Rev.,175, 1555 (1968).ADSGoogle Scholar
  2. (2).
    G. S. Agarwal:Phys. Rev. A,1, 1445 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. (3).
    J. Ducuing andN. Bloembergen:Phys. Rev. A,133, 1493 (1964).ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. (4).
    I. V. Tomov andA. S. Chirkin:Kvantovaya Electronica,1, 110 (1971);Sov. Journ. Quantum Electron.,1, 79 (1971).Google Scholar
  5. (5).
    The theoretical connexion between a nonlinear process and the coherence properties of the field inducing the process has been pointed out for the first time byP. Lambropoulos, C. Kikuchi andR. K. Osborn:Phys. Rev.,144, 1081 (1966). However, in the present paper we do not deal with the absolute coherence properties of the field but only with relative coherence properties. Indeed we consider the single-mode radiation as completely deterministic because we are able to measure the instantaneous intensity during the interaction.ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. (6).
    J. L. Debethune:Nuovo Cimento,12 B, 101 (1972).Google Scholar
  7. (7).
    H. Hodara andN. George:IEEE Journ. Quantum Electron, QE-2, 337 (1966).ADSCrossRefGoogle Scholar
  8. (8).
    B. I. Malyshev, A. S. Markin, A. V. Malasov andA. A. Sychev:Žurn. Ėksp. Teor. Fiz.,57, 827 (1969);Sov. Phys. JETP.,30, 453 (1970).MATHGoogle Scholar
  9. (9).
    F. Sanchez andC. Lecompte:Appl. Opt.,13, 1071 (1974).ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. (10).
    C. Lecompte, G. Mainfray, C. Manus andF. Sanchez:Phys. Rev. Lett.,32, 265 (1974).ADSCrossRefGoogle Scholar
  11. (11).
    V. V. Korobkin andM. Ya. Schelev:Žurn. Ėksp. Teor. Fiz.,53, 1230 (1967);Sov. Phys. JETP,26, 721 (1968).Google Scholar
  12. (12).
    J. A. Fleck jr.:Phys. Rev. B,1, 84 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. (13).
    G. Baravian, R. Benattar, J. Bretagne, J. L. Godart andG. Sultan:Appl. Phys. Lett.,16, 162 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. (14).
    B. Held, G. Mainfray, C. Manus, J. Morellec andF. Sanchez:Phys. Rev. Lett.,30, 423 (1973).ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. (15).
    S. K. Kurtz andS. L. Shapiro:Phys. Lett.,28 A, 17 (1968).CrossRefGoogle Scholar
  16. (16).
    C. C. Wang andE. L. Baardsen:Appl. Phys. Lett.,15, 396 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. (17).
    V. A. Babenko, B. Ya. Zel’dovich, V. I. Malyshev andA. A. Sychev:Žurn. Ėksp. Teor. Fiz.,61, 61 (1972);Sov. Phys. JETP,34, 1216 (1972).Google Scholar
  18. (18).
    V. A. Chernov:Žurn. Tekh. Fiz.,43, 884 (1973);Sov. Phys. Techn. Phys.,18, 562 (1973).Google Scholar
  19. (19).
    C. Lecompte, G. Mainfray, C. Manus andF. Sanchez:Phys. Rev. A, to be published.Google Scholar
  20. (20).
    H. Statz andM. Bass:Journ. Appl. Phys.,40, 377 (1969).ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. (21).
    P. Baues, U. V. Hundelshausen andP. Mockel:Appl. Phys. Lett.,21, 135 (1972).ADSCrossRefGoogle Scholar
  22. (22).
    Y. Nishiyama andK. Takagi:Journ. Phys. Soc. Japan,35, 1723 (1973).ADSCrossRefGoogle Scholar
  23. (23).
    D. H. Auston:IEEE Journ. Quantum Electron., QE-7 465 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  24. (24).
    For detailed calculation, seeF. Sanchez: Thèse de Doctorat, Université de Paris XI, Centre d’Orsay, to be published.Google Scholar
  25. (25).
    S. E. Harris andO. P. McDuff:IEEE Journ. Quantum Electron., QE-1, 245 (1965).ADSCrossRefGoogle Scholar
  26. (26).
    H. E. Rowe andT. Li:IEEE Journ. Quantum Electron., QE-6, 49 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  27. (27).
    I. A. Deryugin andV. N. Kurasov:Optika i Spektroscopiya,29, 183, 345 (1970).Google Scholar
  28. (28).
    L. A. Pakhomycheva, E. A. Sviridenkov, A. F. Suchkov, L. V. Titova andS. S. Churilov:Žurn. Ėksp. Teor. Fiz. Pis. Red.,12, 60 (1970);JETP Lett. 12, 43 (1970).ADSGoogle Scholar
  29. (29).
    R. H. Picard andP. Schweitzer:Phys. Rev. A,1, 1803 (1970).ADSCrossRefGoogle Scholar
  30. (30).
    B. I. Malyshev, A. V. Malasov andA. A. Sychev:Žurn. Ėksp. Teor. Fiz.,59, 48 (1970);Sov. Phys. JETP,32, 27 (1971).Google Scholar
  31. (31).
    V. A. Chernov:Žurn. Tekh. Fiz.,43, 797 (1973);Sov. Phys. Tech. Phys. 18, 500 (1973).Google Scholar
  32. (32).
    L. A. Ostrovskii:Žurn. Ėksp. Teor. Fiz. Pis. Red.,6, 807 (1967);JETP Lett.,6, 260 (1967).ADSGoogle Scholar
  33. (33).
    R. C. Greenhow andS. A. J. Goodwin:Advances in Quantum Electronics (London, 1974), p. 247.Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1975

Authors and Affiliations

  • F. Sanchez
    • 1
  1. 1.Service de Physique AtomiqueCentre d’Etudes Nucléaires de SaclayGif-sur-Yvette

Personalised recommendations