А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Ефективність - лазер

Ефективність лазера як перетворювача енергії накачування в енергію випромінювання характеризується ККД, що дорівнює відношенню енергії або середньої потужності, випромінюваної лазером, відповідно до енергії або середньої потужності, що підводиться до лазеру. До енергетичними параметрами відноситься також поріг генерування лазера.

Ефективність лазера як перетворювача енергії накачування в енергію випромінювання характеризується ККД ц, який дорівнює відношенню енергії або середньої потужності, випромінюваної лазером, відповідно до енергії або середньої потужності, що підводиться до лазеру.

Пряме відношення до ефективності лазера має досить складна в реалізації проблема створення висококонцентрованих неодімових стекол. У міру підвищення концентрації іонів активатора зростає швидкість міграції енергії збудження і, як правило, інтенсифікуються процеси гасіння запасеної в активаторі енергії збудження.

Як правило, кристали до впровадження в них іонів-активаторів прозорі на довжині хвилі накачування, проте в ряді випадків в кристал крім іонів-активаторів вводяться також іони-сенсибілізатори, роль яких зводиться до поглинання енергії накачування і передачі її лазерному йону, що підвищує ефективність лазера.

Граничний струм простого лазера з р - - переходом швидко зростає з температурою, і тому лазерний режим при кімнатній температурі можна здійснити, тільки використовуючи досить короткі імпульси струму, щоб викликається ними нагрів переходу був несуттєвим Хаясі і Пеніш[308], А також Крессель, Нелсон і Хаурайло[376]показали, що можна добитися значного зменшення порогового струму і підвищення ефективності лазерів на GaAs, що працюють при кімнатній температурі, якщо виготовити ці лазери у вигляді гетероструктур, що складаються з GaAs і ОажА11 хА Принцип дії цих лазерів з обмеженням можна пояснити за допомогою фіг.

У цьому випадку розрахунок ефективності лазера зводиться до знаходженню самосогласованной комбінації розподілів коефіцієнта посилення і поля генерації. Рівняння, що описують залежність розподілу коефіцієнта посилення від умов збудження і поля генерації, залежать від особливостей середовища і бувають, як ми скоро побачимо, що сильно відрізняються від тих, які використовувалися вище. Що ж стосується розподілу поля генерації, то при нестійких резонаторах для нього найчастіше виявляється достатнім використовувати геометричне наближення. Звідси випливає, що слабка оптична неоднорідність активного середовища, як і крайова дафракція, в енергетичному розрахунку може взагалі не прийматися до уваги.

При великому посиленні в середовищі можна збільшувати М вельми значно, не викликаючи катастрофічного зниження вихідної потужності. Справа в тому, що ефективність відповідних лазерів зменшується з ростом М не надто швидко і в відсутність сигналу, в його ж присутності ще повільніше.

Активні середовища з використанням ефекту сенсибілізації. Метод сенсибілізації полягає в додаванні в кристал основи поряд з основними активними іонами іонів іншого виду, які називаються сенсибілізаторами, роль яких полягає в поглинанні енергії збудження в широкому спектральному діапазоні і передачі її основним іонів. Додавання сенсибілізаторів призводить до розширення ефективної смуги накачування і до підвищення ефективності лазера. Передача енергії збудження від сенсибілізатора до основного іона може здійснюватися по-різному, а саме - шляхом реабсорб-ції випромінювання іона сенсибілізатора іоном активатора, шляхом резонансного взаємодії іонів, по каскадної схемою і ін. У всіх випадках передача енергії від сенсибілізатора (званого також донором) до ак тіватору (акцептору) буде найбільш ефективна при збігу (резонансі) відповідних енергетичних станів.

Важливою характеристикою термооптичних спотвореного АЕ з точки зору впливу АЕ на структуру мод резонатора є ступінь деполяризації їм плоскополяризованого випромінювання. При великих потужностях накачування правильна орієнтування АЕ щодо напрямку поляризації генерованого випромінювання може забезпечити суттєву перевагу в ефективності лазера за рахунок зменшення деполяризації випромінювання в АЕ.

Зонні діаграми р-п переходу. До таких механізмів відносять рекомбінацію на дефектах структури і неконтрольованих домішках, ударну Оже-рекомбінацію і ін. У разі безизлу-чательних рекомбінації вільного носія відбувається виділення фотона з дуже малою енергією. Для генерації когерентного корисного випромінювання такий носій втрачений. Очевидно, що ефективність лазера тим вище, чим більше частка актів випромінювальної рекомбінації в порівнянні з безизлучателигой.

До таких механізмів відносять рекомбінацію на дефектах структури і неконтрольованих домішках ударну Оже-рекомбінацік і ін. У разі безизлучатель-ної рекомбінації вільного носія - відбувається виділення фотона з дуже малою енергією. Для генерації когерентного корисного випромінювання такий носій втрачений. Очевидно, що ефективність лазера тим вище, чим більше частка актів випромінювальної рекомбінації в порівнянні з безизлучательной.

При вимірі таким методом спектральних характеристик твердотільного лазера необхідний ряд запобіжних заходів. По-друге, такі ж вимоги, як і до однорідності, пред'являються до площинності поверхонь. По-третє, поверхні повинні бути паралельними з тією точністю, при якій може бути застосовано вираз (732); в іншому випадку через відхід випромінювання знизиться ефективність лазера і погіршаться його спектральні характеристики. Еталон потрібно закріплювати так само жорстко, як і дзеркала в газовому лазері, щоб уникнути зміни частоти і викликаних ним перескоків мод протягом імпульсу лампи-спалаху.

Проблема ефективності особливо важлива в разі лазерів на великих обсягах активного середовища - невиправдані енергетичні втрати тоді, як правило, неприпустимі. З причин, які повинні бути вже зрозумілі уважному читачеві і будуть порушені також в § 4. 1 для таких лазерів найчастіше використовуються нестійкі резонатори. У зв'язку з цим методика розрахунку ефективності лазерів з нестійкими резонаторами заслуговує на особливу увагу; навіть побіжне ознайомлення з нею корисно ще тим, що підказує способи аналізу і в інших нетривіальних ситуаціях, коли викладені вище найпростіші способи оцінки ефективності виявляються непридатними.

Хоча частотна вибірковість похилого еталона з високим коефіцієнтом відображення краще, ніж у паралельного еталона, при роботі з похилим еталоном пред'являються більш жорсткі вимоги до оптичного якості лазерного стрижня. Справа в тому, що велика частина енергії лазера може вийти з резонатора при зрушеннях мод, характерних для твердотільних лазерів. Налаштований же еталон забезпечує значно більш слабку селекцію, але більш ефективний, так як він не веде енергію з резонатора під час зрушень мод. Застосовуючи одночасно і налаштований, і похилий еталони, можна домогтися якогось компромісу між вибірковістю і ефективністю лазера.