Расчет характеристик рубинового лазера, работающего в режиме модулированной добротности

Рассчитаем выходную и пороговую энергии твердотельного лазера, работающего в режиме модулированной добротности с пассивным затвором, с использованием водяного охлаждения.

Лазер имеет следующие параметры:

lэ= 9,5 см; dэ = 0,5 см; lа = 9,1 см; L = 25 см; Zр=0,036; σ21 = 2,8*10-20см2; R31=0,33; τ0 = 0,27; τ = 0,86; b = 0.390; qсв=0,575; m=4; g1 = 4; g2 = 2; νR1=4,3209*1014 Гц; νR2 = 4,3296*1014 Гц; μэ = 1,76; μкв = 1,5; μср=1,35; k=1.38*10-16 эрг•град; kс = 7,85; λ=0,6943*10-4 см; Т=300К.

1.Определение потерь на излучение при закрытом затворе kºrи.

Коэффициент отражения торца активного элемента определяется по формуле:

где μэ — показатель преломления материала активного элемента, для рубина.

Коэффициент отражения от передней грани переключателя добротности:

где μкв — показатель преломления материала кюветы.

Коэффициент отражения выходного зеркала с учетоминтерференционных явлений:

Коэффициент отражения:

Потери на излучение

2.Определение потерь на излучение при открытом затворе, используя данные, полученные в п.1:

3.Расчет пассивных потерь в резонаторе. Пассивные потери, обусловленные линзовым эффектом в активном элементе:

Потери, обусловленные поглощением в активном элементе:

Пассивные потери в резонаторе:

4. Полные потери в резонаторе при закрытом затворе:

5. Полные потери в резонаторе при открытом затворе:

6. Определение отношения максимальной относительной инверсной населенности к минимальной. Отношение между полными потерями в закрытом резонаторе:

По графику находим ln z = 0,92, откуда

7. Определение предельного коэффициента усиления.

Концентрация активатора.

Искомое значение

9. Минимальная относительная инверсная населенность

10 Определение коэффициента Н, характеризующего потери в активном элементе вследствие расщепления метастабильного уровня

где νR1 — частота перехода на линии R1 при Т = 300ºК;

νR2 — частота перехода на линии R2 при Т = 300ºК.