Лазерная генерация мощность накачки

Принцип работы лазера в режиме модуляции добротности состоит в следующем. Допустим, что внутрь оптического резонатора помещен затвор. Если затвор закрыт, то генерация не возникает и, следовательно, инверсия населенности может достигнуть очень высокого значения. При достаточной мощности накачки на метастабиль-ном уровне можно накопить почти все частицы активного вещества. Однако условие генерации выполняться не будет, так как потери резонатора слишком велики. Если быстро открыть затвор, то усиление в лазере будет существенно превышать потери и накопленная энергия выделится в виде короткого интенсивного импульса света. Поскольку в данном случае добротность резонатора изменяется от низких до высоких значений, то такой режим называется режимом модуляции добротности резонатора. При быстром открывании затвора (за время, которое короче времени развития лазерного импульса) выходное излучение состоит из одного гигантского импульса. При медленном же открывании затвора может генерироваться много импульсов. [c.283]

Из приведенного выше рассмотрения вполне разумно ожидать, что лазеры, в которых используются красители, могут генерировать на длинах волн в области спектра флуоресценции. Действительно, быстрая безызлучательная релаксация внутри возбужденного синглетного состояния 5i приводит к очень эффективному заселению верхнего лазерного уровня, а быстрая релаксация внутри основного состояния — к эффективному обеднению нижнего лазерного уровня. Следует также заметить, что в области длин волн флуоресценции раствор красителя достаточно прозрачен (т. е. соответствующее сеченне поглощения а невелико см., например, рнс. 6.29). Фактически же первый лазер на красителях был запущен поздно (в 1966 г.) [24, 25] относительно времени, с которого началось общее развитие лазерных устройств. Рассмотрим некоторые причины этого. Во-первых, это очень короткое время жизни т состояния 5i, поскольку мощность накачки обратно пропорциональна т. Хотя такой недостаток частично компенсируется большой величиной сечения перехода, произведение ах [напомним, что пороговая мощность накачки пропорциональна (ат) см. (5.35)] все же остается примерно на три порядка величины меньше, чем для твердотельных лазеров, таких, как Nd YAG. Вторая трудность обусловлена синглет-триплетной конверсией. Действительно, если тг ksT то молекулы будут накапливаться в триплетном состоянии, что приведет к поглощению за счет перехода 7 i->-7 2 (который является оптически разрешенным). К сожалению, это поглощение происходит, как правило, на длине волны флуоресценции (см., например, опять-таки рис. 6.29), что приводит к серьезному препятствию для возникновения генерации. Можно показать, что именно поэтому непрерывную генерацию можно получить лишь в случае, когда тг меньше некоторого значения, определяемого свойствами активной среды из красителя. Чтобы получить этот результат, заметим прежде всего, что кривую пропускания флуоресценции красителя (рис. 6.29) можно описать с помощью сечения вынужденного излучения Ое. Таким образом, если N2 — полная населенность состояния 5ь то соответствующее усиление (без насыщения) на определенной длине волны, при которой рассматривается Ое, равно ехр(Ы2<Уе1), где / — длина активной среды. Предположим теперь, что Ыт населенность триплетного состояния Гь Тогда генерация будет происходить при условии, что усиление за счет вынужденного излучения больше потерь, обусловленных триплет-триплетным поглощением, т. е. , [c.392]

Как обсуждалось во введении и 1.2, населенности энергетических уровней ионов неодима активной среды определяются совокупностью процессов накачки и спонтанных излучательных и безызлучательных переходов между уровнями активных ионов. Поэтому необходимо уметь рассчитывать населенности основных уровней энергии ионов неодима с учетом указанных процессов. В общем виде эта задача решается сложно, однако применительно к нашему случаю (близости среды к идеальной четырехуровневой) с достаточной степенью точности при отсутствии генерации могут быть получены простые аналитические выражения для численных оценок населенностей основных лазерных уровней. Эти выражения позволяют оценить пороговые значения мощности накачки и инверсной населенности, коэффициент усиления активной среды, стационарное значение инверсной населенности и т. д. Все эти параметры играют важную роль в лазерах и непосредственно использу- [c.28]

Экспериментальные спектральные кривые тока фотоумножителя (пропорционального выходной мощности излучения лазера) показывают, что отношение мощностей избыточного фотонного шума и дробового шума пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера ниже порога генерации и обратно пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера выше порога генерации. Значительно ниже порога генерации можно наблюдать отклонение от квадратичной зависимости, если допустить вклад в выход спонтанного излучения более чем от одной линейно поляризованной моды. Установлено, что выше порога генерации ширина полосы избыточного фотонного шума изменяется линейно с выходной мощностью, а ниже порога — обратно пропорционально мощности [36]. Спектр мощности отношения шумов чуть выше и ниже порога генерации хорошо аппроксимируется лоренцевой кривой. Недавно экспериментально [36, 100] была продемонстрирована применимость модели Ван-дер-Поля к лазерному генератору с накачкой, превышающей пороговую. [c.469]

Если же в результате поглощения света вспышки и последующих безызлучательных переходов на уровне ег накопится более половины всех ионов, то между уровнями е1 и ег возникает инверсия населенностей N2>N ). Такой механизм ее образования называют оптической накачкой. Если рубиновый стержень помещен во внешний оптический резонатор или имеет посеребренные плоскопараллельные торцы, в нем возникает короткий импульс лазерной генерации на длине волны 694,3 нм. Лазерный импульс имеет сложную временную структуру и состоит из нерегулярной последовательности отдельных импульсов длительностью около 1 мкс. Из-за малой длительности импульса (порядка 1 мс) мощность рубинового лазера в импульсе достигает нескольких киловатт при сравнительно небольшой энергии (несколько джоулей). [c.452]

В условиях генерации стабилизируется разность населенностей между рабочими (лазерными) уровнями. Если при этом населенности рабочих уровней так же стабилизируются, то мощность спонтанного излучения (люминесценция) не изменяется. Мощность же генерации, равная разности между мощностью накачки и ее пороговой величиной, растет с увеличением накачки. [c.126]

Мощность лазерного излучения зависит не только от интенсивности накачки, но и от длительности импульса генерации. Рассмотрим на примере квантового генератора на рубине, как можно увеличить мощность его из- [c.282]

Схематически работу рубинового ОКЕ можно описать при помощи системы из трех уровней (рис. 113) 1 — основной уровень 2 — метастабиль-ный уровень, являющийся верхним уровнем лазерного перехода 3 — уровень, на который переходят ионы хрома при поглощении излучения накачки. В такой системе нижним уровнем генерации является сильно заселенный основной уровень. Поэтому для достижения инверсной населенности необходимо, грубо говоря, половину всех ионов перевести с нижнего уровня 1 на верхний уровень 2. Для этого требуются очень большие мощности излучения накачки. [c.296]

Для увеличения мощности и сокращения длительности генерации твердотельных лазеров широко используется метод модулированной добротности. В этом случае в резонатор лазера помещают просветляющийся затвор. Накачка активного элемента протекает в течение времени, сравнимого со временем релаксации возбуждения верхнего лазерного уровня (10 . .. 10 с). В конце периода возбуждения затвор просветляется и осуществляется моноимпульсный режим генерации. При этом большая часть энергии возбуждения высвечивается в течение времени порядка времени вынужденного излучения. [c.173]

Поэтому длительность импульса накачки должна быть приблизительно равна этому времени нарастания. В рассмотренных нами условиях максимальное значение инверсии может в 4— 10 раз превосходить пороговое значение, поэтому возможна генерация лазерного импульса высокой пиковой мощности и малой длительности. [c.305]

Обычный твердотельный лазер работает с выделением теплоты. Процессы накачки и стимулированное излучение приводят к производству тепла в активной среде лазера. Это, в свою очередь, приводит к повышению температуры и усилению внутренних напряжений в среде, из-за чего ухудшаются характеристики излучения и уменьшается средняя мощность генерации. Начиная с 60-х годов предпринимаются усилия по увеличению мощности генерируемого излучения. Для достижения этого были изобретены остроумные схемы охлаждения и схемы ограничения теплового искажения лазерного излучения. В настоящее время существуют качественные твердотельные лазеры со средней мощностью излучения порядка нескольких сотен ватт [151-153]. Дальнейшее увеличение средней мощности может быть достигнуто только за счёт значительного усложнения конструкции лазера или же потери качества когерентного излучения. Ограничение сверху на генерируемую мощность также возникает из-за теплового разрушения активной среды лазера и имеет значение около 1 кВт. В табл. 4.1 приведены некоторые из параметров для разных типов лазеров. [c.139]

Таким образом, самоохлаждение возможно тогда, когда в процессе накачки рождается фонон с энергией, меньшей чем энергия, уносимая в процессе антистоксовой люминесценции. По сделанным выше оценкам последняя примерно в два-три раза больше первой. Необходимо также подобрать такой лазерный ион, чтобы его резонансная частота попадала в длинноволновое крыло линии поглощения холодильного иона второй примеси так, чтобы скорость накачки, достаточная для генерации, была на порядок меньше скорости антистоксовой люминесценции. Тогда мощность охлаждения может превышать мощность нагрева кристалла. [c.166]

Развитие полупроводниковых лазеров сделало Tiep neK-тивным использование их для накачки Т. л. Полупроводниковые лазеры (ПЛ) на основе монокристаллов арсенида галлия путём изменения состава позволяют получать генерацию в области 0,75 -н 1 мкм, что даёт возможность эффективно возбуждать генерацию на ионах Nd , TnT , Но , и Yb [5]. Накачка излучением ПЛ является близкой к резонансной, что в значит, степени снимает проблему наведённых термич. искажений в АЭ и позволяет относительно легко достигать предельно высокой направт jrenHo TH лазерного пучка. Получена непрерывная генерация на ионах Но (> г 2,) мкм), Тт (Х, 2,3 мкм), Ег (Я, 2.9 мкм), а также на разл. переходах ионов Порог генера1ши по мощности накачки в нек-рых случаях составляет единицы милливатт. Так, напр., порог генерации на ионах Но " в кристалле ИАГ—Тш —Но равен 4 МВт, а порог генерации на осн. переходе ионов N d в стекле не превышает 2 мВт. На целом ряде кристаллов с неодимом получена генерация второй гармоники. На осн. переходе неодима реализованы режимы модуляции добротности и синхронизации мод. Общий кпд неодимового непрерывного лазера с накачкой излучением ПЛ на длине волны генерации 1,06 мкм достигает 20%, [c.50]

Прежде чем продолжить обсуждение, следует подчеркнуть, что когда мощность накачки превышает пороговую даже на весьма скромную величину, число фотонов qo в резонаторе обычно уже очень велико. В качестве примера рассмотрим числовые значения, соответствующие одномодовому непрерывному Nd YAG-лазеру (см. также разд. 5.3.6) Ле = 0,5 мм , y = 0,12, а = 3,5-10 м и т = 0,23 мс. Если положить L = 50 см, то получим Тс л 14 НС и из (5.32) имеем qo Ю [(Рр/Рпор) — 1]. Таким образом, даже если мы выберем Яр/Япор = 1,1, то будем иметь около 10 ° фотонов в резонаторе. Это означает, что в уравнении (5.1г) сразу за порогом член УаВ (q-j-1)JV2, описывающий как вынужденное, так и спонтанное излучение, вне всякого сомнения можно аппроксимировать выражением VaBqNi, что мы и делаем в настоящем рассмотрении. Это также означает, что число фотонов в установившемся режиме q весьма нечувствительно к выбранному нами конкретному значению числа начальных фотонов в резонаторе qt в момент времени / = О, которые необходимы для возникновения генерации. Как мы увидим в разд. 5.3.7, эта нечувствительность оказывает сильное влияние на выходные свойства лазерного пучка. [c.248]

Лазеры на красителе работают либо в импульсном, либо, если выполняется условие (6.19), в непрерывном режиме. Лазерная генерация в импульсном режиме получена на большом числе различных красителей, причем для накачки применялись как импульсная лампа с коротким импульсом (при длительности переднего фронта <С 1 мкс), так и лазер, генерирующий короткие световые импульсы. В обоих случаях короткие импульсы необходимы для того, чтобы обеспечить генерацию до того, как в триплетном состоянии накопится существенная населенность, и до появления градиентов показателя преломления в жидкости. При накачке импульсной лампой можно применять эллиптический осветитель или осветитель с плотной упаковкой (см. рис. 3.1,6 и в). Чтобы обеспечить лучшую однородность накачки, а отсюда и более симметричные градиенты показателя преломления, применяют также и спиральные лампы в конфигурации, аналогичной рис. 3.1, а. Для лазерной накачки часто применяют азотный лазер, УФ-излучение которого подходит для накачки многих красителей, генерирующих в видимой области спектра. Для получения больших энергий и средних выходных мощностей для накачки УФ-излучением все чаще применяют более эффективные эксимерные лазеры (в частности, KrF и XeF), в то время как для красителей с длиной волны излучения более чем 550—600 нм предпочитают использовать вторую гармонику Nd YAG-лазера в режиме модуляции добротности (Х = 532нм), а также зеленое или желтое излучение лазера на парах меди, [c.393]

Важным применением явления ВКР в световодах стало развитие волоконных ВКР-лазеров [31-49], Такие лазеры не только имеют более низкий порог, чем однопроходное ВКР, но и могут перестраиваться в широком частотном диапазоне ( 10 ТГц), На рис, 8,4 схематически показан волоконный ВКР-лазер, Отрезок одномодового световода помещен внутрь резонатора Фабри-Перо, образованного частично отражающими зеркалами Mj и М . Резонатор обеспечивает резонансную частотно-избирательную обратную связь для стоксова излучения, возникающего в световоде благодаря ВКР. Внутрирезонаторная призма позволяет перестраивать длину волны лазерного излучения путем поворота зеркала М . Порог генерации лазера соответствует мощности накачки, при которой комбинационное усиление за обход резонатора компенсирует потери в резонаторе, состоящие из потерь на зеркалах и потерь при переводе отраженного от зеркал излучения обратно в световод. Если принять потери за обход резонатора равными обычному значению 10 дБ, то пороговым условием будет [c.226]

Тепловыделение в допороговой стадии накачки (формула 3 табл. 14) определяется разницей между поглощенной мощностью накачки и мощностью излучения люминесценции. Мощность тепловыделения во время генерации при большом превышении уровня пороговой накачки (формула 4 табл. 14) можно в оценочных расчетах определять по разнице между поглощенной мощностью накачки и мощностью, соответствующей созданию инверсной населенности (РиЛмУн/ун), пренебрегая потерями в резонаторе и тепловыделением, обусловленным безызлучатель-ными переходами с верхнего лазерного уровня. [c.127]

Анализ развития импульсных ЛПМ начиная с 1966 г., с момента получения лазерной генерации на парах меди, показал, что ЛПМ является одним из наиболее привлекательных типов газовых лазеров — лазером на самоограниченных переходах (с резонансных на метаста-бильные уровни) атомов металлов. Перспективное развитие коммерческих ЛПМ со средней мощностью излучения 1-100 Вт обеспечивается созданием нового поколения эффективных и надежных высоковольтных модуляторов наносекундных импульсов накачки и отпаянных высокотемпературных АЭ с высоким качеством излучения и воспроизводимыми параметрами. [c.279]

Генерация в лазере с атмосферным резонатором г=160 м устойчиво осуществлялась, в том числе в условиях пониженной метеорологической дальности видимости 5м = 250ч-300 м во время осадков, если мощность накачки активного элемента в 3—4 раза превышала пороговую (для лазера с коротким резонатором). Регистрируемый интегральный за время импульса спектр излучения практически для всех метеоусловий оставался гладким с полушириной 0,5—0,65 см- . Наличие на измерительной трассе селективных потерь приводило к образованию п ровала в спектре лазерной генерации. Исследования показали, что наибольшая относительная глубина выжигаемого провала достигается при небольших превышениях над порогом мощности накачки (g 1,1), что согласуется с результатами теории. Увеличение спектральной ширины селективных атмосферных потерь приводило к возрастанию общей ширины контура линии лазерной генерации. [c.218]

В связи с тем что время флуоресценции типичного красителя составлиет 5-10 сел, источник оптической накачки для лазеров на красителях должен обеспечивать высокие М0ЩН0С1И накачки, чтобы превысить потери на спонтанное излучение. Необходимую мощность накачки можно получить, используя разнообразные импульсные лампы или интенсивное излучение другого лазера. Второй способ дает значительно большую мощность накачки и более эффективен. Органические красители, для которых наблюдался лазерный эффект, перечислены в табл. 33.17 [14]. Здесь же приведены длины волн центра линии генерации, полученные как при накачке другим лазером, так и при вакачке излучением импульсной газоразрядной лампы. [c.759]

Такая удельная плотность инверсной населенности по сравнению с обычной плотностью веихества даже для газов при давлениях порядка 1000 — 1500 Па, т. е. плотность порядка 10 атомов в кубическом сантиметре, невелика. Однако для обеспечения стационарной генерации в действующей лазерной системе важно не непосредственное число требуемых возбужденных состояний (их, как видим, нужно не так уж и много), а поддержание их на нужном стационарном уровне, что в ряде случаев требует подвода большой мощности накачки. Последнее не всегда удается реализовать, поскольку далеко не вся затрачиваемая на накачку мощность расходуется по прямому назначению, т. е. на создание инверсной населенности. [c.54]

Рис. 4.5. Изменение энергии и энтропии при оптической накачке, флуоресценции и лазерной генерации в радиационно-сбаланси-рованном лазере. Точки над буквами обозначают производную по времени. Таким образом, Е представляет собой мощность, измеряемую в ваттах, а имеет размерность ватт на градус

За исключением специфического провала (см. фиг. 19) вблизи направления согласования фазовой скорости антистоксовой компоненты с фазовой скоростью излучения основной частоты, коэффициент усиления вынужденного комбинационного рассеяния почти изотропен. Действительно, оказывается возможным получить вынужденное излучение со стоксовой частотой, идущее под углом к лазерному лучу накачки [43]. Конечно, при параллельном расположении лучей объем взаимодействия оказывается обычно намного больше. Так как эффективная длина взаимодействия для внеосевого направления меньше, то для возбуждения рассеяния в этом направлении величину отражений для излучения со стоксовой частотой, идущего вперед, следует свести к минимуму, а на пути внеосевого луча установить зеркала с высоким коэффициентом отражения. Если сфокусировать лазерный луч диаметром 1 см с помощью цилиндрической линзы, то в фокусе ее перпендикулярно направлению исходного луча образуется линия длиной 1 см с высокой плотностью мощности накачки. Создав обратную связь с помошью зеркал, расположенных перпендикулярно этой линии. Танненвальд [44] осуществил генерацию стоксовой компоненты в направлении, образующем прямой угол с накачкой. [c.236]

Активным элементом неодимовых лазеров (] =1,06 мкм) непрерывного действия служит кристалл алюмо-иттриевого граната ( зА1201,5 или YAG), в котором часть ионов замещена ионами Импульсный режим генерации реализуется на менее теплопроводном стекле, активированном ионами Nd . Когерентное излучение в ближнем ИК-диапазоне получают по четырехуровневой схеме с оптической накачкой (рис. 17.5, а). Нижний лазерный уровень лежит выше основного состояния на А = 0,3 эВ, поэтому его населенность в ехр(АЕ/(кТ)) = раз меньше населенности основного состояния. Поэтому получить инверсную населенность оказывается значительно легче, чем в случае рубина. Пороговая мощность накачки YAG Nd "" лазера оказывается на три порядка меньше, чем у рубина, а КПД — значительно выше. [c.261]

Инверсия населенности может поддерживаться несмотря на непрерывное лазерное излучение. Уровень выходной мощности в режиме непрерывного излучения зависит от термических свойств лазерного стержня. В этом отношении АИГ превосходит стекло, поэтому его предпочитают в качестве материала основы, когда требуется непрерывная генерация на высоком уровне средней мощности. Однако из неодимового стекла можно изготовить стержни гораздо больших размеров, которые лучше всего подходят для генерации импульсов очень высокой мощности с низким коэффициентом заполнения. Стало возможным получать несколько сотен ватт выходной мощности в режиме непрерывной генерации при накачке излучением криптоновой дуговой лампы. При этом общий КПД лазера может превышать 1 %. Однако в этих услови-ях лазер излучает на многих поперечных модах высокого порядка, и представляется, что для практических систем связи стабильность и надежность газоразрядной лампы меньше, чем это необходимо. Используя в качестве источника накачки вольфрамо-галондные лампы, можно [c.406]

Неорганические жидкостные лазеры. Активные среды неорганических жидкостных лазеров представляют собой растворы соединений TR +-hohob в неорганических растворителях сложного состава. Лазерный эффект достигнут пока только для ионов Nd + (табл. 34.8). Генерация идет по четырехуровневой схеме на переходе / 3/2— - Ai/2 с поглощением света накачки собственными полосами поглощения Nd +. Неорганические жидкостные лазеры могут работать с циркуляцией рабочего гещества, дают высокие значения выходной мощности. Эти лазеры работают как в режиме свободной генерации, так и с модуляцией добротности. [c.948]

Управляя мощностью и энергией лазерного излучения, следует регулировать их по возможности плавно в пределах интервалов, необходимых для решения задачи. Для этого прежде всего может быть использована модуляция интенсивности по накачке в газовых лазерах — за счет изменения тока разряда, в инжек-ционных полупроводниках — за счет изменения тока накачки, в твердотельных — за счет изменения тока разряда в лампах. Таким образом, мощность и энергия излучения могут регулироваться в широких пределах, начиная от порога генерации до максимального значения. Однако при изменении интенсивности накачки одновременно с изменением мощности луча изменяются и другие его параметры — модовый состав излучения и распределение интенсивности по поперечному сечению луча. В твердотельных лазерах при изменении энергии накачки сильно изменяется временная структура. [c.70]

Внутрирезоваторные лазерные М. с. Кроме описанных выше М. с., воздействующих на проходящий световой пучок, возможно управление оптич. излучением при его генерации. Напр., модуляция излучения полупроводникового лазера осуществляется модуляцией тока накачки. В газовых и твердотельных лазерах внесение в резонатор переменных потерь приводит к амплитудной модуляции излучения. При этом внутрирезо-наторная модуляция, как правило, значительно эффективнее модуляции проходящего света. Введение в резонатор лазера фазового М. с. позволяет изменять оптич, длину резонатора и осуществлять частотную модуляцию излучения. Полоса частот внутрирезонатор-ных М. с. должна быть меньше разности частот генерируемых лазером мод До). При приближении частоты внеш. воздействия к Дш начинается эфф. взаимодействие между модами лазера, приводящее К синхронизации мод и генерации лазером коротких оптич. импульсов. Осп. недостатком внутрирезонаторных М. с. является то, что внесение в резонатор дополнит, элементов снижает общую мощность излучения лазера и ухудшает стабильность генерации. [c.183]

У открытого резонатора, по сравнению с волноводным, спектр различных типов колебаний значительно реже, а модовый объем основного типа колебаний больше, чем у основного типа колебаний ЕНц волноводного резонатора. Однако для зеркал с отверстиями связи эффективность выходного отверстия в волноводном резонаторе значительно превосходит эффективность этого же отверстия в открытом резонаторе, образованном зеркалами той же геометрии, что и волноводный. Этим можно объяснить известное преимущество волноводных резонаторов для ряда конфигураций зерйал в конструкциях ГЛОН большой выходной мощности генерации по сравнению с открытыми резонаторами. Однако в цельм проблема выбора оптимальной конструкции резонатора ГЛОН (открытой или волноводной) по отношению к конкретной лазерной системе (активные молекулы, система оптической накачки и т. д.) остается далеко не решенной. Это особенно касается случаев, когда от лазерного источника ГЛОН требуется сочетание высокой энергетической эффективности излучения и его малой угловой расходимости. В таких задачах необходимые рекомендации по выбору оптимальной конструкции резонатора ГЛОН можно дать только при сравнительном анализе характеристик волноводных и открытых резонаторов с учетом активной среды. [c.169]

ЛПМ в сочетании с ЛРК, позволяющие получать эффективную и мощную перестраиваемую генерацию в видимой и ближней ИК-области спектра, широко используются и для спектроскопических исследований. Достаточно эффективно излучение ЛПМ с помощью нелинейных кристаллов преобразуется во вторую гармонику, т. е. в ультрафиолетовую область спектра со средней выходной мощностью 1-9 Вт. Излучение ЛПМ используется также для накачки титан-сапфирового (AI2O3 Ti" ) лазера с целью получения перестраиваемой генерации в ближней ИК-области, а при удвоении частоты — и в синей области спектра [16]. Такие многочастотные перестраиваемые лазерные системы с большой средней мощностью генерации являются уникальными. [c.233]

В 1965 году Ю.Т. Мазуренко [63, 64] приложил принципы термодинамики к рассмотрению необратимой генерации индуцированного излучения в лазере. При рассмотрении скорости изменения энтропии системы осцилляторов, взаимодействующих как с неравновесным полем излучения, так и с термическим резервуаром (в качестве последнего принимается сама среда), он использовал локальную формулировку второго начала термодинамики в формулировке И. Пригожина [65. Ю.Т. Мазуренко впоследствии получил неравенство для лазерной эффективности т]1, которая определяется отношением выходной мощности лазера к мощности поглощённой оптической накачки. В 1968 году П. Т. Ландсберг и Д. А. Эванс [66] обобщили этот результат и получили, что [c.39]

Качественно эффект самоохлаждения можно понять следующим образом. При непрерывной накачке из состояния g в полосу поглощения (состояние 3) со скоростью П, мощность которой выше пороговой, в резонаторе лазера накапливается когерентное электрическое поле большой амплитуды. Оно вызывает быстрые индуцированные переходы между состояниями 1 и 2 со скоростью В. Инверсия населённостей этих состояний принимает такое значение, чтобы скомпенсировать все потери, которые связаны как с выходом излучения из резонатора, так и с оттоком части энергии поля на примесь иттербия. Поскольку длина волны генерации попадает в длинноволновое крыло линии поглощения иттербия, то величина Ь составляет небольшую долю от скорости В и потери на иттербии обусловлены главным образом скоростями спонтанной люминесценции иттербия а и а. Пусть О нагрев лазера преимущественно обусловлен безызлучательными переходами лазерных ионов из состояния 3 в состояние 2, сопровождающимися рождением фонона с энергией Ш32, и скоростью накачки П. Величина расщепления Ш32 в два-три раза меньше, чем величина расщепления основного состояния ионов иттербия 1г0.2 , на нижний подуровень которого происходит спонтанное излучение в анистоксовой области, приводящее к охлаждению. Понятно, что существует некое соотношение между значениями скоростей П,А,В и Ь,а,а, при котором процесс охлаждения будет компенсировать или даже превосходить процесс нагрева. [c.156]

Модуляция добротности. Путем модуляции добротности резонатора можно получить лазерные импульсы значительно более короткие, чем импульсы накачки. В начале процесса накачки поддерживается малая добротность резонатора. Для этого можно воспользоваться установкой вращающегося зеркала, применением элек-трооптического или магнитооптического затвора, а также введением в среду насыщаемого поглотителя. При малой добротности порог остается достаточно высоким, и до возникновения генерации создается большая инверсия, причем может быть накоплена большая энергия. (Предпосылкой эффективности механизма является относительно большое время жизни активной среды на верхнем лазерном уровне, так как это время жизни определяет интегральное время накопителя.) После начала генерации добротность активно (внешнее влияние затвора) или пассивно (просветление насыщаемого поглотителя под действием лазерного излучения) быстро повышается. Возрастание добротности влечет за собой превышение порога над значением, определяемым условием (В1.11-6), благодаря чему в течение короткого времени происходит нарастание мощности излучения и быстрая отдача накопленной энергии. Таким способом могут быть получены короткие импульсы с) [c.32]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...