Файл: Matvienko_B_I_-var_12 (1).docx

Втрати на випромінювання визначаються наступним чином:

2. Втрати на випромінювання при відкритому затворі визначаються наступним виразом:

3. Розрахунок пасивних втрат в резонаторі.

Пасивні втрати, обумовлені лінзовим ефектом в активному елементі, визначаються наступною формулою:

Втрати, обумовлені поглинанням в активному елементі:

Пасивні втрати в резонаторі знаходяться за формулою:

4. Повні втрати в резонаторі при закритому затворі визначаються згідно з формулою:

5. Повні втрати в резонаторі при відкритому затворі:

6. Визначення відношення максимальної відносної інверсної населеності до мінімальної. Відношення між повними втратами в резонаторі:

7. Визначення граничного коефіцієнта посилення. Концентрація активатора:

Шукане значення дорівнює:

8. Максимальна відносна інверсна населеність визначається наступною формулою:

---

9. Мінімальна відносна інверсна населеність:

10. Визначення коефіцієнта H:

11. Визначення максимальної відносної інверсної населеності рівнів периферійної частини активного елементу:

Коефіцієнтт K при рідинному охолодженні (=1.3 – 1.4) може бути визначений таким чином:

Тоді:

12. Ефективна площа генерування активного елементу:

13. Енергетичний коефіцієнт зв'язку між вихідною енергією імпульсу випромінювання і повною енергією, що виділяється в резонаторі, визначається наступним виразом:

14. Вихідна енергія визначається наступним чином:

15. Визначення порогової енергії накачування. Функція накачування активного елемента визначається наступним чином:

Тоді фактор зв'язку:

Отримані дані дозволяють визначити порогову енергію:

16. Тривалість імпульсу дорівнює:

---

У цій формулі - коефіцієнт заповнення резонатора; V = см/c – швидкість поширення світла в рубіні; L – довжина резонатора.

Тоді:

17. Середня за імпульс потужність випромінювання:

---

3.2. Розрахунок вихідної енергії випромінювання і порогової енергії накачування твердотільного лазера на рубіні, що працює у режимі вільної генерації.

Лазер має наступні параметри:

Вариант	lэ, см	dэ, см	lа, см	L, см	Zp	21, 10-20 см2	R31	0		b	qсв
12	7	0,45	6,6	20	0,031	2,3	0,34	0,22	0,81	0,390	0,579

Коефіцієнти і постійні, використовувані при розрахунку, мають наступні значення: m=4; ; ; ;; ; ; ; ; ; ; Т=300К.

Енергію накачування вибрати з умови: .

Для проведення інженерних оціночних розрахунків, визначення вихідної енергії лазера в режимі вільної генерації, можуть бути використані ті ж співвідношення, що і при розрахунку лазера в режимі модульованої добротності.

Енергія випромінювання рубінового лазера в режимі вільної генерації оцінюється наступним виразом:

---

Порогова енергія накачування визначається:

Коефіцієнтнт K знаходиться зі співвідношення:

Коефіцієнтнт дорівнює:

Знаходимо порогову енергію накачування:

Вихідна енергія випромінювання лазера буде дорівнювати:

Висновки

В даній розрахунковій роботі був описаний принцип роботи лазера на рубіні і робота лазера в режимі модульованої добротності. Було проаналізувано механізм створення інверсної заселеності в трирівневій схемі другого типу та визначено залежність заселеності рівнів від щільності (інтенсивності), що збуджує випромінювання накачування

Також було розглянуто роботу твердотільного лазера у режимі модульованої добротності з пасивним затвором при використанні водяного охолодження та вільної генерації.

Було підраховано порогову енергію накачування , вихідну енергію , середню за час імпульсу потужність випромінювання твердотільного лазера на рубіні, що працює в режимі модульованої добротності з пасивним затвором при використанні водяного охолодження, а також було розраховано вихідну енергію випромінювання і порогову енергію накачування твердотільного лазера на рубіні, що працює в режимі вільної генерації.

---