ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ
ПРОСТРАНСТВЕННО-НЕЗАВИСИМАЯ МОДЕЛЬ
Исследование квазитрехуровневого лазера проводится так же, как и четырехуровневого, и начинается с уравнения (7.2.24).
Пороговая инверсия, достигаемая при условии (йф/Л) =* 0 в уравнении (7.2.246), в данном случае записывается в виде:
Мс==Уа^Тс =<М' (7'4Л)
Это такое же выражение, как и для четырехуровневого лазера. Критическая скорость накачки достигается при выполнении условий (сШ/Л) = О, ф = Ои# = АГсв уравнении (7.2.24а). Таким образом, получаем:
Д (7 4 2)
Нср (1+/)т.
Поскольку в большинстве случаев 1, то в знаменателе выражения
(7.4.2) можно записать (1 + /)«1. Сравнивая выражения (7.4.2) и (7.3.3), нетрудно видеть, что критическая скорость накачки для квазитрехуровневого лазера оказывается больше скорости накачки для четырехуровневого лазера, отличаясь на множитель fNt в числителе выражения (7.4.2). В типичных случаях этот множитель оказывается примерно в 5 раз больше, чем ЛГС. В случае однородной накачки лазерными диодами, в соответствие с рассуждениями, проводимыми в разделе 6.3.3, можно записать = гРр/кА1, где А — площадь поперечного сечения активной среды, I — ее длина. Подставляя данное выражение в соотношение (7.4.2), получаем пороговую мощность накачки:
П _ Лур +ис)А1
' <7-4-3>
С помощью выражений (7.2.22) и (7.4.1) можно переписать выражение
(7.4.3) в более понятной форме (по аналогии с выражением (7.3.12)):
_у(1+В)Гйуг
~---------------------
Лр
Где мы имеем:
В — ст0Л^І/у. (7.4.5)
(7.4.4)
|
В случае, когда мощность накачки в непрерывном лазере превышает пороговую, инверсия населенностей и число фотонов ф0 определяются из уравнений (7.2.24), в предположении что (йЫ/сИ) = (<2ф/с^) = 0. Как и в случае четырехуровневого лазера, значение Ы0 = Ыс; далее, используя уравнение (7.2.24а) и выражение (7.4.2), получим выражение для ф0:
|
|
|
|
 |
|
|
Где параметр х = 11р/118Г = Рр/Ри в этом случае представляет величину превышения накачки над порогом. Используя выражение (7.4.1) дляЛГ0, в дополнение к выражениям (7.2.14), (7.2.15) и (7.2.22), преобразуем выражение (7.4.6) к виду:
|
|
|
|
|
|
|
Где Уа =АЬ1, Аъ — пространство, занимаемое лучом в активной среде, которое, как предполагается, должно быть меньше или равно площади поперечного сечения активной среды.
Выражение для выходной мощности излучения (например, на выходе зеркала 2) можно получить из выражения (7.2.18) при помощи выражений (7.4.7) и (7.2.14) и записать (по аналогии с (7.3.9)) в виде:
|
|
|
ІМ1 + Б)1/йу|У ос +оа Л х 2
|
|
~Л(1 + В)1/ЫГу2¥ 1 1
. се+оа т /^2
|
|
Эффективность лазера г) = (6Рои1/йРр), определяемая наклоном кривой
|
|
|
Р0Ш, легко выводится из выражения (7.4.8) и имеет вид:
|
|
|
|
|
|
|
Используя выражение (7.4.4), запишем выражение (7.4.9) в виде:
|
|
|
Таким образом, ожидается, что при одних и тех же заданных параметрах, эффективность квазитрехуровневого лазера будет такой же, как и четы* рехуровневого лазера. На первый взгляд такой результат является весьма неожиданным, поскольку подразумевалось, что в квазитрехуровневом лазере потери должны быть выше за счет поглощения энергии основным состоянием. Однако потери, связанные с таким поглощением, идут на возбуждение атомов до верхнего лазерного уровня, заставляя таким образом эти атомы вновь участвовать в процессах вынужденного излучения.
|
|
Гравировка по металлу проводится на профессиональном оборудовании. Гравировка с высокой детализацией применяется для оформления подарков, памятных вещей.
В данном разделе приводится краткое описание когерентных свойств света, который излучается обычной лампой (лампой накаливания или газонаполненной лампой). Поскольку свет в этом случае обусловлен спонтанным излучением многих атомов, по существу …
В результате соударений частиц с электронами в объеме электрического разряда происходит постоянное образование электронов и ионов. Ударная ионизация осуществляется присутствующими в разряде горячими электронами, т. е. теми, энергия которых больше …
