Прирост в оба конца - Round-trip gain

Прирост в оба конца относится к лазерная физика, и лазерные резонаторы (или же лазерные резонаторы ). Это усиление, интегрированное по лучу, которое совершает круговой обход в резонаторе.

На непрерывный режим работы, двустороннее усиление точно компенсирует выходную связь резонатора и его фоновые потери.^{[требуется разъяснение ]}

Коэффициент усиления в геометрической оптике туда и обратно

Как правило, Прирост в оба конца может зависеть от частоты, от положения и наклона луча и даже от поляризация света. Обычно мы можем предположить, что в какой-то момент времени при разумной частоте работы прирост ${ Displaystyle ~ G (х, у, г) ~}$ является функцией Декартовы координаты ${ Displaystyle ~ х ~}$, ${ displaystyle ~ y ~}$, и ${ Displaystyle ~ г ~}$. Тогда, предполагая, что геометрическая оптика применимо усиление в оба конца ${ Displaystyle ~ г ~}$ можно выразить следующим образом:

${ Displaystyle ~ г = int G (х (а), y (а), z (а)) ~ { rm {d}} а ~}$,

куда ${ Displaystyle ~ а ~}$ - путь по лучу, параметризованный функциями ${ Displaystyle ~ х (а) ~}$, ${ Displaystyle ~ у (а) ~}$, ${ Displaystyle ~ г (а) ~}$; интегрирование производится по всему лучу, который должен образовывать замкнутый контур.

В простых моделях Плоская вершина распределение накачки и усиления ${ displaystyle ~ G ~}$ считается постоянным. В случае простейшего резонатора коэффициент двустороннего действия ${ displaystyle ~ g = 2Gh ~}$, куда ${ Displaystyle ~ ч ~}$ - длина полости; лазерный луч должен двигаться вперед и назад, это приводит к коэффициенту 2 в оценке.

в устойчивое состояние непрерывная волна при работе лазера коэффициент двустороннего усиления определяется коэффициентом отражения зеркал (в случае стабильная полость ) и коэффициент увеличения в случае нестабильный резонатор (нестабильная полость ).

Параметр сцепления

В параметр связи ${ displaystyle ~ theta ~}$ лазерного резонатора определяет, какая часть энергии лазерное поле в полости гаснет при каждом обходе. Этот выходной сигнал можно определить по коэффициенту пропускания выходной соединитель, или коэффициент увеличения в случае нестабильная полость.^[1]

Потеря приема-передачи (потеря фона)

В потеря фона, из потеря в оба конца ${ displaystyle ~ beta ~}$ определяет, какая часть энергии лазерное поле становится непригодным для использования при каждом возврате; он может поглощаться или рассеиваться.

На автопульсация, усиление откликается на изменение количества фотонов в резонаторе. В простой модели потери при прохождении туда и обратно и выходное соединение определяют параметры демпфирования эквивалентного осциллятор Тода.^[2][3]

В установившемся режиме усиление за оба конца ${ Displaystyle ~ г ~}$ точно компенсируют выходную связь и потери:

${ Displaystyle ~ ехр (г) ~ (1- бета - тета) = 1 ~}$.

Предполагая, что выигрыш невелик (${ Displaystyle ~ г ~ ll 1 ~}$) это соотношение можно записать следующим образом:

${ Displaystyle ~ г = бета + тета ~}$

Такое соотношение используется в аналитических оценках характеристик лазеров.^[4] В частности, потеря в оба конца ${ displaystyle ~ beta ~}$ может быть одним из важных параметров, ограничивающих выходную мощность дисковый лазер; при масштабировании мощности коэффициент усиления ${ displaystyle ~ G ~}$ следует уменьшить (во избежание экспоненциальный рост из усиленное спонтанное излучение ), а коэффициент передачи туда и обратно ${ Displaystyle ~ г ~}$ должен оставаться больше, чем потеря фона ${ displaystyle ~ beta ~}$; это требует увеличения толщины плиты перекрытия. получить средний; при определенной толщине перегрев препятствует эффективной работе.^[5]

Для анализа процессов в активной среде сумма ${ Displaystyle ~ beta + theta ~}$ можно также назвать «проигрышем».^[1] Это обозначение приводит к путанице, как только интересуется, какая часть энергии поглощается и рассеивается, и какая часть таких «потерь» на самом деле является желательной и полезной мощностью лазера.

Рекомендации