Лазер работающий по трёхуровневой схеме
Расчет трехуровневого лазера проводится по аналогии с четырехуровневым.
Рис.2.2.1. Схема трехуровневого лазера
Запишем скоростные уравнения для трехуровневого лазера:
Полагая, что
пороговую инверсию населенностей можно записать в виде
где 
; 
.
Найдем какова должна быть мощность накачки для создания критической инверсии населенности. Для этого в уравнения (4) положим
Тогда получим
где 
– значение вероятности при котором N равно пороговому значению.
Следовательно,
Обычно выполняется условие 
В случае четырехуровнего лазера, пороговая скорость накачки в 
раз меньше, чем в трехуровневом лазере. Это является одним из преимуществ четырехуровневого лазера.
Рассмотрим это условие, когда пороговое значение достигнуто. В (4) и (5) уравнениях 
Из формулы (5), получим
Из формулы (4), получим
где 
относительное превышение накачки над пороговым значением (или число порогов) X>1.
Выходная мощность:
Анализ полученных результатов
Сравнительные характеристики трехуровнего лазера и четырехуровнего лазера
| Трехуровневый лазер | Четырехуровневый лазер | |
| Скоростные уравнения | 
| 
|
| Пороговая скорость накачки | 
| 
|
| Инверсия населенности | 
|
|
| Стационарное число фотонов | 
| 
|
| Выходная мощность | 
| 
|
|
|
|
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы были рассчитаны выходные характеристики лазера, работающего в непрерывном режиме. На основе решения скоростных уравнений, описывающих работу трехуровневого и четырехуровнего лазеров в непрерывном режиме, получили выражения для пороговой инверсии населенностей, пороговой скорости накачки, стационарных значений инверсии населенностей и выходной мощности излучения лазера. Получили выражения для оптимального значения коэффициента отражения выходного зеркала резонатора. Получили выражение для выходной мощности излучения лазера при оптимальном коэффициенте отражения выходного зеркала.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hodgson N., Weber H. «Optical resonators. Fundamentals, advanced concepts and applications» : (стр.611-613).
2. Звелто О. Принципы лазеров. – Москва : «Мир» , 1990.
Дата добавления: 2022-07-02; просмотров: 58; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!