Intracavity Absorption Spectroscopy with Short Pumping Pulses and Restricted Mode Competition

Authors


Abstract

In the numerical investigations of pulsed intracavity absorption spectroscopy performed hitherto, mechanisms ensuring mode coexistence have been disregarded. In the present paper the effect of a restriction of mode competition due to such mechanisms (e.g. an inhomogeneous contribution of the laser line width or the spatial hole burning of standing waves) on the detection sensitivity is studied by numerical analysis for short pumping pulses, starting from equations derived and solved, for steady-state conditions, already in [7]. These equations contain a parameter v which is characteristic for the relative strength of the mechanisms responsible for mode coexistence. Our main result is that the detection sensitivity as a function of pulse duration for v ≠ 0 tends to an asymptotic value which decreases for increasing v and is approached at pulses whose length is the shorter the larger the value of v.

Abstract

Absorptionsspektroskopie innerhalb eines Laserresonators bei kurzen Pumpimpulsen und eingeschränkter Modenkonkurrenz

Bei den bisher durchgeführten numerischen Untersuchungen zur Absorptionsspektroskopie innerhalb eines Laserresonators im Impulsbetrieb fanden keine Mechanismen Berücksichtigung, die eine Modenkoexistenz bedingen. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluß numerisch studiert, den eine Einschränkung der Modenkonkurrenz infolge derartiger Mechanismen (z. B. ein inhomogener Beitrag zur Linienbreite des Lasers oder das räumliche „hole burning” von stehenden Wellen) bei Pumpen mit kurzen Impulsen auf die Nachweisempfindlichkeit besitzt. Den Ausgangspunkt bilden die schon in [7] abgeleiteten und für den stationären Fall gelösten Gleichungen, die einen die relative Stärke der für eine Modenkoexistenz verantwortlichen Mechanismen pauschal kennzeichnenden Parameter v enthalten. Unser wesentliches Resultat besteht darin, daß die Nachweisempfindlichkeit, als Funktion der Impulsdauer, für v ≠ 0 einem asymptotischen Wert zustrebt, der mit wachsendem v abnimmt, wobei die Annäherung bei um so kürzeren Impulslängen erfolgt, je größer der Wert von v ist.

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