Лазерная накачка четырехуровневая система

При указанных условиях в четырехуровневой системе инверсия населенностей может быть достигнута при произвольно малых скоростях накачки, поскольку, согласно (2.20), условие АЛ/>0 всегда выполняется. Его соблюдение обусловлено тем, что вследствие условия (2.17) населенность нижнего лазерного [c.54]

В качестве усилителя выберем четырехуровневую лазерную среду со стационарной накачкой. При этом недопустимо пользоваться приближением скоростных уравнений, так как стационарная форма импульса существенно зависит от ограниченной спектральной ширины лазерного перехода (при условии что в резонаторе отсутствуют другие оптические элементы с более узкими полосами пропускания). Полное описание четырехуровневой системы уравнениями (1.50) и (1.56) приводит к математическим трудностям. Учет реальных условий, однако, позволяет сделать упрощения, так как из четырех уровней на рис. 2.2, б эффективную роль играют только второй и третий уровни лазерного перехода. При выполнении условия (2.17) [c.137]

Рассмотрим теперь свойства четырехуровневого лазера (рис. 2.2, б). В четырехуровневой системе устраняются некоторые недостатки, присущие трехуровневому лазеру, возникающие вследствие того, что нижний уровень лазерного перехода является основным уровнем молекулы. Как и в случае трехуровневой системы, под действием накачки система сначала возбуждается на сильно ущиренный уровень 4, с которого затем молекулы переходят на уровень 3 путем быстрых безызлу-чательных процессов релаксации. Однако лазерный переход этого уровня имеет место не на основной уровень, а на возбужденный уровень 2. С последнего затем осуществляются быстрые безызлучательные переходы на основной уровень. Поэтому времена релаксации должны удовлетворять условиям [c.54]

В 1961 г. Е. Снитцером в качестве рабочего тела лазера с оптической накачкой был предложен ион неодима, помещенный в матрицу из стекла. Схема основных лазерных уровней иона неодима приведена на рис. 5.5. В отличие от рубинового лазер не неодиме работает по четырехуровневой схеме. Излучение лампы накачки активно поглощается целой системой полос, лежащих в диапазоне длин волн от 900 до 350 нм с временем жизни 10 "...10 с. В результате эффективных безызлучательных переходов возбуждение с этих уровней передается на метастабильный уровень " 3/2 > время жизни которого в случае стеклянной матрицы лежит в диапазоне 10 ". ..10 с в зависимости от концентрации неодима и марки стекла. Наиболее интенсивная линия люминесценции соответствует переходу на уровень V,, 2 с Х = 1,06 мкм. Ширина этой линии составляет 20...40 нм. Нижний лазерный уровень /и/г поднят над основным на 2,2-10 см . Из-за малого времени жизни этого уровня относительно безызлучательных переходов (10. ..10 ) и его низкой равновесной заселенности инверсия в данной схеме возникает при сравнительно низких уровнях возбуждения 1 Дж/см и таким образом, четырехуровневая схема ионов позволяет устранить один из наиболее серьезных недостатков рубиновых %/г м " ti,S-to n- лазеров. [c.177]

Физическая модель для расчетов населенности основных лазерных уровней среды строится на основании четырехуровневой модели среды. В случае рассматриваемых ионов неодима в матрице АИГ роль уровня 1 играют штарковские подуровни основного мультиплета " /9/2, роль уровня 2 может играть любой из штар-ковских подуровней мультиплетов " /ц/2, " /13/2, " /15/2, роль мета-стабильного уровня 3 — два подуровня мультиплета " Рз/2 и, наконец, роль уровня (накачки) 4 играют все вышележащие уровни, включая и " / 3/2. Очевидно, что если составить систему уравнений, описывающих кинетику населенностей всех перечисленных уровней, то система будет весьма громоздкой. В нашем случае эту совокупность уровней можно свести к четырем эффективным уровням четырехуровневой схемы лазера. [c.29]

Активный матернал присутствует в относительно низкой концентрации, поэтому структура энергетических уровней электронов в свободном атоме до некоторой степени сохраняется, одиако сами по себе энергетические уровни сильно изменяются вследствие наличия материала основы. Именно это происходит в стекле, где концентрация N(1 + выше и где существуют некоторые колебания в составе материала основы, окружающего различные ионы неодима. Это вызывает асимметричное уширение энергетических уровней. На рис. 16.6 дано схематическое изображение уровней N(1 в АИГ. Метастабильный уровень (спонтанное время жизни 200. .. 500 мкс) является верхним уровнем лазерного перехода. Нижний лазерный уровень — это состояние Он имеет короткое радиационное время жнзни и находится значительно выше основного состояния, так что не может быть заселен электронами за счет тепловой энергии. Верхний энергетический уровень может быть быстро заселен путем снятия возбуждения с более высоких Р, О н Н уровне .. Таким образом, неодим образует четырехуровневую лазерную систему. Инверсия населенности может быть легко достигнута накачкой излучением в диапазоне длин волн 500. .. 800 нм. Это излучение поглощается при возбуждении системы с основного уровня на более высокие уровни, показанные на рисунке. [c.406]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...