Самопульсация - Википедия - Self-pulsation

Эта статья может требовать уборка встретиться с Википедией стандарты качества. Конкретная проблема: форматирование, грамматика, согласованность Пожалуйста помоги улучшить эту статью если вы можете. (Сентябрь 2012 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Самопульсация это временное явление в лазеры непрерывного действия. Самостоятельная пульсация происходит в начале лазерное воздействие. При включении насоса коэффициент усиления активной среды возрастает и превышает установившееся значение. Число фотонов в резонаторе увеличивается, снижая коэффициент усиления ниже установившегося значения и так далее. Лазер пульсирует; выходная мощность в пиках может быть на порядки больше, чем между импульсами. После нескольких сильных пиков амплитуда пульсации уменьшается, и система ведет себя как линейный осциллятор с затуханием. Затем пульсация затухает; это начало непрерывный режим работы.

Уравнения

Простая модель автопульсации имеет дело с числом ${ displaystyle X}$ фотонов в резонаторе лазера и количество ${ displaystyle ~ Y ~}$ волнений в получить средний. Эволюцию можно описать уравнениями:

${ displaystyle ~ { begin {align} {{ rm {d}} X} / {{ rm {d}} t} & = KXY-UX {{ rm {d}} Y} / { { rm {d}} t} & = - KXY-VY + W end {align}}}$

куда${ displaystyle ~ К = sigma / (st _ { rm {r}}) ~}$ - константа связи,
${ Displaystyle ~ U = theta L ~}$ - скорость релаксации фотонов в лазерный резонатор,
${ Displaystyle ~ В = 1 / тау ~}$ скорость релаксации возбуждения получить средний,
${ Displaystyle ~ W = P _ { rm {p}} / ({ hbar omega _ { rm {p}}}) ~}$ это скорость откачки;
${ Displaystyle ~ т _ { rm {r}} ~}$ время прохождения света в лазерный резонатор,
${ displaystyle ~ s ~}$ это область перекачиваемый регион (хороший согласование режимов предполагается);
${ displaystyle ~ sigma ~}$ это сечение излучения на частота сигнала ${ displaystyle ~ omega _ { rm {s}} ~}$.
${ displaystyle ~ theta ~}$ это коэффициент передачи из выходной соединитель.
${ Displaystyle ~ тау ~}$ это время жизни возбуждение из получить средний.
${ displaystyle P _ { rm {p}}}$ мощность насоса, поглощаемая получить средний (который предполагается постоянным).

В аналогичном виде (с разными обозначениями переменных) такие уравнения появляются в учебники на лазерная физика, например, монография А. Зигмана.^[1]

Устойчивое решение

${ displaystyle { begin {align} X_ {0} & = { frac {W} {U}} - { frac {V} {K}} Y_ {0} & = { frac {U} {К}} конец {выровнено}}}$

Слабая пульсация

Затухание небольшой пульсации происходит со скоростью

${ displaystyle { begin {align} Gamma & = KW / (2U) Omega & = { sqrt {w ^ {2} - Gamma ^ {2}}} end {выравнивается}}}$

куда

${ Displaystyle ш = { sqrt {KW-UV}}}$

Практически эта частота может быть на порядки меньше частоты следования импульсов. В этом случае затухание автопульсации в реальных лазерах определяется другими физическими процессами, не учтенными исходными уравнениями выше.

Сильная пульсация

Переходный режим может быть важен для квазинепрерывных лазеров, которым необходимо работать в импульсном режиме, например, во избежание перегрева.^[2]

Считалось, что существуют только численные решения для сильной пульсации, всплеск. Возможен сильный всплеск, когда ${ Displaystyle U / V ll 1}$, т.е. время жизни возбуждений в активной среде велико по сравнению со временем жизни фотонов внутри резонатора. Пик возможен при низком демпфировании самопульсации, в соответствующих обоих параметрах ${ displaystyle u}$ и ${ displaystyle ~ v ^ {} ~}$ должно быть маленьким.

Намерение реализации осциллятор Тода на оптическом стенде показано на рис.4. Цветные кривые - осциллограммы двух криков квазинепрерывной диодной накачки. микрочип твердотельный лазер на Yb: YAG керамика, описанная.^[3] Жирная черная кривая представляет приближение в рамках простой модели с осциллятор Тода. Имеется только качественное согласие.

Осциллятор Тоды

Замена переменных

${ displaystyle { begin {align} X & = X_ {0} exp (x) Y & = Y_ {0} + X_ {0} y t & = z / w end {align}}}$

приводят к уравнению для Осциллятор Тоды.^[4][3] При слабом затухании автопульсации (даже в случае сильного выброса) решение соответствующего уравнения можно аппроксимировать элементарной функцией. Погрешность такой аппроксимации решения исходных уравнений мала по сравнению с точностью модели.

Пульсации реальной мощности реальных лазеров в переходном режиме обычно демонстрируют значительное отклонение от простой модели, приведенной выше, хотя модель дает хорошее качественное описание явления автопульсации.

Смотрите также

• Твердотельные лазеры
• Дисковый лазер

Рекомендации

• Кехнер, Уильям. Твердотельная лазерная техника, 2-е изд. Спрингер-Верлаг (1988).

внешняя ссылка

• https://web.archive.org/web/20070514062058/http://www.tcd.ie/Physics/Optoelectronics/research/self_pulse.php (автопульсация в полупроводниковых лазерах)