Самопульсация - Self-pulsation - Wikipedia

Самопульсация это временное явление в лазеры непрерывного действия. Самостоятельная пульсация происходит в начале лазерное воздействие. При включении насоса коэффициент усиления активной среды возрастает и превышает установившееся значение. Число фотонов в резонаторе увеличивается, снижая коэффициент усиления ниже установившегося значения и так далее. Лазер пульсирует; выходная мощность в пиках может быть на порядки больше, чем между импульсами. После нескольких сильных пиков амплитуда пульсации уменьшается, и система ведет себя как линейный осциллятор с затуханием. Затем пульсация затухает; это начало непрерывный режим работы.

Уравнения

Простая модель автопульсации имеет дело с числом фотонов в резонаторе лазера и количество волнений в получить средний. Эволюцию можно описать уравнениями:

куда - константа связи,
- скорость релаксации фотонов в лазерный резонатор,
скорость релаксации возбуждения получить средний,
это скорость откачки;
время прохождения света в лазерный резонатор,
это область перекачиваемый регион (хороший согласование режимов предполагается);
это сечение излучения на частота сигнала .
это коэффициент передачи из выходной соединитель.
это время жизни возбуждение из получить средний.
мощность насоса, поглощаемая получить средний (который предполагается постоянным).

В аналогичном виде (с разными обозначениями переменных) такие уравнения появляются в учебники на лазерная физика, например, монография А. Зигмана.[1]

Устойчивое решение

Слабая пульсация

Затухание небольшой пульсации происходит со скоростью

куда

Практически эта частота может быть на порядки меньше частоты следования импульсов. В этом случае затухание автопульсации в реальных лазерах определяется другими физическими процессами, не учтенными исходными уравнениями выше.

Сильная пульсация

Переходный режим может быть важен для квазинепрерывных лазеров, которым необходимо работать в импульсном режиме, например, во избежание перегрева.[2]


Считалось, что существуют только численные решения для сильной пульсации, всплеск. Возможен сильный всплеск, когда , т.е. время жизни возбуждений в активной среде велико по сравнению со временем жизни фотонов внутри резонатора. Пик возможен при низком демпфировании самопульсации, в соответствующих обоих параметрах и должно быть маленьким.

Намерение реализации осциллятор Тода на оптическом стенде показано на рис.4. Цветные кривые - осциллограммы двух криков квазинепрерывной диодной накачки. микрочип твердотельный лазер на Yb: YAG керамика, описанная.[3] Жирная черная кривая представляет приближение в рамках простой модели с осциллятор Тода. Имеется только качественное согласие.

Осциллятор Тоды

Замена переменных

приводят к уравнению для Осциллятор Тоды.[4][3] При слабом затухании автопульсации (даже в случае сильного выброса) решение соответствующего уравнения можно аппроксимировать элементарной функцией. Погрешность такой аппроксимации решения исходных уравнений мала по сравнению с точностью модели.

Пульсации реальной мощности реальных лазеров в переходном режиме обычно демонстрируют значительное отклонение от простой модели, приведенной выше, хотя модель дает хорошее качественное описание явления автопульсации.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ А. Э. Зигман (1986). Лазеры. Книги университетских наук. ISBN  978-0-935702-11-8.
  2. ^ Д.Кузнецов; Ж.-Ф. Биссон; К. Такаичи; К.Уэда (2005). «Одномодовый твердотельный лазер с коротким широким нестабильным резонатором». Журнал Оптического общества Америки B. 22 (8): 1605–1619. Bibcode:2005JOSAB..22.1605K. Дои:10.1364 / JOSAB.22.001605.
  3. ^ а б Д.Кузнецов; Ж.-Ф. Биссон; J.Li; К.Уэда (2007). «Самоимпульсный лазер как генератор Тода: приближение через элементарные функции». Журнал физики А. 40 (9): 1–18. Bibcode:2007JPhA ... 40,2107K. CiteSeerX  10.1.1.535.5379. Дои:10.1088/1751-8113/40/9/016.
  4. ^ Г. Л. Оппо; А.Полити (1985). «Тода-потенциал в лазерных уравнениях». Zeitschrift für Physik B. 59 (1): 111–115. Bibcode:1985ZPhyB..59..111O. Дои:10.1007 / BF01325388.
  • Кехнер, Уильям. Твердотельная лазерная техника, 2-е изд. Спрингер-Верлаг (1988).

внешняя ссылка