Усиление мощности излучения лазера

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Радиофизический факультет

Кафедра квантовой электроники и фотоники

усиление мощности излучения лазера

(отчет по лабораторной работе)

 

Автор: студент 732 гр.

__________ А.М.Шерстобитов

Проверил: к.ф.–м. н., профессор кафедры КЭиФ

___________ Б.Н. Пойзнер

Томск – 2016

 

Параметры модели соответствуют параметрам рубинового лазера.

1. Подобрать параметры модели, при которых пик выходной мощности приходится на заданное значение R₁R₂=0.42:

На рисунках 1 и 2 приведены зависимости выходной мощности излучения от коэффициента отражения зеркал для различных параметров.

При длине резонатора L=8.9 см и любом значений площади поперечного сечения S, максимум мощности излучения наблюдается при коэффициенте отражения зеркал R₁R₂=0.43(рисунок 1).

Однако при дальнейшем увеличении длины резонатора наблюдается качественное изменение зависимости выходной мощности от коэффициента отражения зеркал (рисунок 2).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 – График зависимости мощности от коэффициента отражения зеркал. Четыре линии соответствуют четырем вариантам выбора параметров T и W. Верхний график соответствует минимальным значениям T,W, а нижний максимальным.

 

 

Рисунок 2 – График зависимости мощности от коэффициента отражения зеркал при L= 60 см

 

Выводы:

Пиковая выходная мощность при заданном значении R₁R₂=0.42 наблюдается у рубинового лазера при следующих параметрах: T_i = 0.06, L=8.5 см, S=0.8 см², W = 1.

Выходная мощность увеличивается при уменьшении потерь и при меньшей скорости выравнивания населенности уровней.

При увеличении длины резонатора максимум мощности смещается в сторону меньших коэффициентов отражений, при больших длинах L. Таким образом, с ростом коэффициента отражения второго зеркала происходят следующие процессы:

1) мощность излучения увеличивается за счёт многократных отражений от зеркал (из-за увеличения длины прохода пучка через населенную среду);

2) часть излучения отражается от зеркал, не выходя за пределы резонатора.

3) уменьшается инверсия населенностей среды, поэтому на рисунке 2 видна спадающая зависимость от коэффициента отражения второго зеркала (инверсия населенностей спадает уже после одного прохода через активное вещество).

 

2. Определить параметры модели лазера при которых коэффициент усиления К падает вдоль координаты Z в e раз на расстоянии 35 см:

 

При изменении параметров модели было выявлено, что влияние на зависимость коэффициента усиления К от координаты Z оказывается произведение WS₀. Уменьшение в е раз на расстоянии 35 см достигается при значении WS₀=7.5×10^-6. Рисунок 3.

 

 

Рисунок 3 – Зависимость коэффициента усиления от координаты при L=90.

 

Выводы:

Уменьшение коэффициента усиления вдоль продольной координаты в e раза на расстоянии 35 см достигается при значении  WS₀=7.5×10^-6.

Изменение длины резонатора не влияет на зависимость коэффициента усиления от координаты, так как измеряется только однократное прохождение активной среды

Произведение WS₀ отражает скорость выравнивания населенностей лазерных уровней.