|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Коэффициент квантового усиления его активной среды больше или равенпороговому коэффициенту усиления , определяемому равенством (1.6). Величина , определяемая как , (1.7) называется коэффициентом потерь на вывод излучения из резонатора, или коэффициентом полезных потерь, и имеет размерность . Коэффициент усиления активной среды, работающей по четырехуровневой схеме, как уже было отмечено выше, определяется инверсной населенностью: G= (1.8) где hv – энергия одного кванта; с – скорость света в среде; – коэффициент Эйнштейна для вынужденного перехода в канале генерации (вынужденный переход происходит между состояниями, условно обозначенными цифрами 3 и 2 2); ΔN = N3 – N2 – разность населенностей для случая невырожденных состояний 2 и 3. Здесь мы приняли, что состояния 3 и 2 являются невырожденными, что вполне соответствует используемым в практике активным средам. Для четырехуровневой схемы генерации лазера в приближении малого заселения нижнего лазерного уровня (N2 ~ 0): G= (1.9) При стационарном возбуждении число частиц, переведенных оптической накачкой на уровень 3, должно равняться числу частиц, покинувших этот уровень. При отсутствии генерации в канале 3-2: . (1.10) Здесь – скорость накачки верхнего лазерного уровня, определяющая число активных центров, возбужденных на уровень 4 и перешедших на уровень 3; – объемная плотность энергии накачки в резонаторе, – сумма вероятностей переходов из состояния 3 в состояние 2. С учетом формул (1.2) и (1.3) имеем G= . (1.11) Генерация лазера возможна, когда коэффициент усиления равен или превышает коэффициент суммарных потерь G , что приводит к пороговому условию на скорость накачки верхнего лазерного уровня (1.12)
Пороговая скорость накачки - это та минимальная скорость накачки, превысив которую можно получить лазерную генерацию. С учетом сказанного мощность свободной генерации лазера определяется выражением: , (1.13) где l и S – длина и площадь поперечного сечения объема, в котором происходит оптическое усиление; N – число активных центров в единице объема; ген – энергия одного кванта генерируемого лазерного излучения. Мощность выходящего из резонатора потока излучения лазерной генерации с учетом вредных потерь, а также отражения от зеркал резонатора равна (1.14) С учетом формул (1.11) - (1.14) мощность выходящего из резонатора светового потока можно представить в виде: , (1.15)
Здесь точке О соответствует стопроцентное отражение от зеркал (за пределы резонатора излучение не выходит); в точке А коэффициент усиления сравнивается с коэффициентом суммарных потерь (К = + ρ – пороговое условие генерации). Оптимальное значение коэффициента полезных потерь лазера достигается при: (1.16) Данное выражение можно получить, взяв производную выражения 1.15 по параметру . Попробуем рассчитать основные параметры резонатора: Дано: 0,1 Дж/ –плотность энергии в импульсе за 6,5 нс –длина волны –длительность импульса -длинна волны,испускаемой диодом =0.5-коэффициент отражения от диода
-потери на дифракции
Возможное усиление: Напомним формулы, рассмотренные ранее: G= (2.1) Выше дан коэффициент усиления(G). Здесь – скорость накачки верхнего лазерного уровня, определяющая число активных центров, возбужденных на уровень 4 и перешедших на уровень 3; – объемная плотность энергии накачки в резонаторе, – сумма вероятностей переходов из состояния 3 в состояние 2. – коэффициент Эйнштейна для вынужденного перехода в канале генерации (вынужденный переход происходит между состояниями, условно обозначенными цифрами 3 и 2). Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |