Квантовая и оптическая электроника. Практикум. Евтушенко Г.С - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

31
Из возможных переходов с уровня
4
F
3/2
на нижележащие I уровни
наиболее интенсивным является переход
4
F
3/2
→
4
I
11/2
. Кроме того, уро-
вень
4
I
11/2
связан быстрой (порядка наносекунд) безызлучательной ре-
лаксацией в основное состояние
4
I
9/2
, поэтому тепловое равновесие ме-
жду этими двумя уровнями устанавливается очень быстро. Таким обра-
зом, генерация лазера на переходе
4
F
3/2
→
4
I
11/2
соответствует четырех-
уровневой схеме. Уровень
4
F
3/2
расщеплен за счет эффекта Штарка на
два подуровня (R
1
и R
2
на рис. 2.1), тогда как уровень
4
I
11/2
расщеплен на
шесть подуровней. Лазерная генерация обычно происходит с верхнего
подуровня R
2
на определенный подуровень уровня
4
I
11/2
поскольку этот
переход обладает наибольшим сечением перехода вынужденного излу-
чения. Этот переход осуществляется на длине волны λ = 1,064 мкм –
наиболее распространенная длина волны генерации для Nd:YAG лазе-
ров. Лазерную генерацию можно также получить и на переходе
4
F
3/2
→
4
I
13/2
с длиной волны λ = 1,319 мкм, реализуя многослойное диэлектри-
ческое покрытие на зеркалах резонатора. При использовании лазерных
диодов в качестве накачки лазерная генерация может эффективно осу-
ществляться и на переходе
4
F
3/2
→
4
I
9/2
(λ = 946 нм).
Nd:YAG лазеры имеют достаточно узкую спектральную линию –
∆ν = 4,2 см
-1
=126 ГГц при комнатной температуре. Чаще всего активная
среды выполняется в форме стержня, диаметр которого обычно состав-
ляет от 3 до 6 мм и длина от 5 до 15 см. Они могут работать как в не-
прерывном, так и в импульсном режиме, при этом накачка может осу-
ществляться как лампой, так и полупроводниковым AlGaAs лазером. В
качестве источника излучения при ламповой накачке используются ксе-
ноновые лампы среднего давления при работе в импульсном режиме и
криптоновые лампы высокого давления при непрерывной накачке. Как
правило, используются линейные лампы с близким расположением
лампы и кристалла. Как в импульсном, так и в непрерывном режиме
дифференциальный КПД лазера (отношение энергии генерации лазера к
поглощённой энергии накачки) при ламповой накачке составляет около
3%, средняя выходная мощность достигает нескольких киловатт.
При работе с лазерной диодной накачкой излучение заводится либо
с торца кристалла по оси генерации лазера (продольная накачка, рис.
2.3, а), либо вдоль боковой поверхности кристалла (поперечная накачка,
рис. 2.3, б). Для обеспечения высокой мощности накачки и удобства
ввода излучения в кристалл часто используют сопряженные с оптово-
локном диодные лазеры. Непрерывные Nd:YAG лазеры с продольной
накачкой лазерными диодами обеспечивают выходную мощность до
15 Вт. В случае поперечной накачки выходная мощность таких лазеров
на сегодняшний день достигает 100 Вт и выше. Дифференциальный

Страницы