Разделы сайта

Расчет оптического квантового генератора на лазерном кристалле

На графике (рис. 4.2) представлены расчетные кривые для инкремента и коэффициента потерь для различных значений мощности накачки и параметров резонатора для кристалла 3% концентрации ионов Tm.

Рис. 4.2. Зависимость коэффициента усиления от длины волны для диаметра пучка накачки 0,5 мм для 3% Tm3+

Рис. 4.3. Зависимость коэффициента усиления от длины волны для диаметра пучка накачки 0,5 мм для 4,8% Tm3+

Рис. 4.4. Зависимость коэффициента усиления от длины волны для диаметра пучка накачки 0,3 мм для 3% Tm3+

Рис. 4.5. Зависимость коэффициента усиления от длины волны для диаметра пучка накачки 0,3 мм для 4,8% Tm3+

Полученные зависимости дают информацию о возможности достижения генерации при определенных параметрах накачки и оптического резонатора при превышении порогового коэффициента усиления, а также о возможном диапазоне перестройки длины волны генерации.

В нашем эксперименте мы использовали схему подобную рис. 4.1. Пропускание глухого зеркала 99%, выходного 95%, диаметр пучка накачки 1 мм. Как видно из графика (рис. 4.6.) получить генерацию в нашем случае (при мощности накачки до 30 Вт) не представлялось возможным.

Рис. 4.6. Зависимость коэффициента усиления от длины волны для диаметра пучка накачки 1 мм для 3% Tm3+

Достижение генерации в рассмотренной схеме можно осуществить двумя путями, что логично следует из приведенных выше формул. Первый путь - увеличение параметра накачки и тем самым увеличение инкремента (коэффициента усиления). Как упоминалось выше, параметр накачки можно увеличить либо увеличивая мощность накачки, либо уменьшая диаметр пучка накачки. Однако, необходимо отметить, что увеличение интенсивности накачки приводило к разрушению имеющегося в наличии кристалла, что объясняется его плохим качеством. Таким образом, прежде всего для получения генерации необходимы кристаллы хорошего качества (без внутренних дефектов и напряжений).

Второй путь - уменьшить значение порогового коэффициента усиления, т.е. уменьшить потери в схеме. Здесь также есть две возможности модернизации схемы - уменьшение вредных и полезных потерь. Для уменьшения вредных потерь внутри резонатора необходимо использовать оптику с просветлением, чтобы свести к минимуму потери на паразитные отражения. Уменьшать полезные потери нельзя слишком сильно, т.к. это приведет к падению мощности генерации, поэтому должна быть решена задача оптимизации параметров резонатора (коэффициентов отражения зеркал) для уменьшения потерь, но в то же время сохранения высокой мощности генерации.

Заключение

В работе проведены исследования спектральных характеристики двух образцов кристаллов Tm: CaF2 с различной концентрацией и геометрией.

Проведено измерение спектров поглощения образцов кристаллов Tm: CaF2 в диапазонах длин волн накачки (~ 800 нм) и в рабочем диапазоне длин волн (вблизи 2-х мкм).

Выполнен расчет спектрального распределения коэффициента усиления в рабочем диапазоне длин волн (вблизи 2-х мкм) в зависимости от относительной населенности верхнего уровня рабочего перехода.

Определены необходимые условия достижения генерации в 2-х мкм, оценены параметры резонатора и диодной накачки лазера на кристалле Tm: CaF2 и пороговая мощности оптической накачки кристалла.

Перейти на страницу: 1 2

Самое читаемое:

Анализ и синтез систем автоматического регулирования
Цель настоящей работы - выбор и обоснование типов регуляторов положения, скорости и тока, а также расчет параметров настройки этих регуляторов. Для синтеза автоматической системы будем использовать метод поконтурной оптимизации с использованием методов модального и симметричного оптимума. При функциональном проектировании автомат ...