INSTABILITIES IN DOPPLER BROADENED OPTICALLY PUMPED FAR-INFRARED LASERS

Résumé
On étudie le comportement dynamique d'un laser en anneau, unidirectionnel, sonomode et pompé optiquement, dont le milieu actif est composé par des atomes à trois niveaux affectés par élargissement Doppler. La formulation est basée sur un ensemble de 9N+1 équations réelles du type Maxwell-Bloch pour des ondes planes et approximation du champ moyen (N est le nombre de groupes de vitesse moléculaire considérés). Ce modèle prédit, pour un domain de valeurs des paramètres semblable à celui exploré expérimentalement par Weiss et Brock (Phys. Rev. Lett. 57 (1986) 2804), un comportement qui reproduit la plupart des traits principaux observés par ces auteurs ; en particulier le seuil de pompage pour les instabilités et la succession d'instabilités apparaissant par syntonization de la cavité et par variation de la puissance de pompage.

Abstract
We study the dynamic behaviour of a coherently pumped single-mode unidirectional ring laser with an active medium of Doppler broadened three-level atoms. Our formulation is based on a set of 9N+1 real equations of the plane-wave mean-field Maxwell-Bloch type (N is the number of velocity groups of molecules considered). This model predicts, for a parameter range of the type explored in the experiments by Weiss and Brock (Phys. Rev. Lett. 57 (1986) 2804), a behaviour that reproduces most of their main experimental features. These include the instability pump threshold and the sequence of instabilities ocurring on resonator tuning and on increasing pump strength.