10 / 17
Малогабаритный эрбиевый лазерный излучатель с диодной накачкой…
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
23
Рис. 7.
Зависимости пороговой мощности накачки
P
th
от коэффициента отражения вы-
ходного зеркала ρ
2
(
а
) и плотностей инверсной населенности
th
n
(
1
) и
Er
n
(
2
) от времени
t
при
P
max
= 130 Вт (
б
)
Согласно предложенной методике, рассмотрим работу лазера в режиме
модуляции добротности, на котором определяются параметры выходного им-
пульса — энергия, длительность и пиковая мощность. Последний параметр
непосредственно используют при расчете максимальной дальности лазерных
дальномеров.
Расчет характеристик лазера в режиме модулированной добротности.
Особенностью эрбиевого лазера, работающего с небольшим превышением над
порогом генерации, в режиме модуляции добротности является невозможность
полного снятия запасенной энергии (в отличие от активных сред с высоким
усилением) в том случае, когда начальная (максимальная) плотность инверсной
заселенности после излучения гигантского импульса не падает до минимума, а
остается на заметном конечном уровне тем большим, чем меньшим было изна-
чальное превышение инверсии над порогом. Данный эффект описывается вы-
ражением [11]
0
0
ln ,
f
f
th
n n n
n
n
(8)
где
f
n
— остаточный уровень инверсной населенности после генерации
гигантского импульса. Динамика этого процесса показана на рис. 8,
а
, графи-
ческая зависимость для (8), из которой следует, что при малых превышениях
начальной инверсии над порогом наблюдается значительное возрастание оста-
точной инверсии, уменьшающее энергию выходного импульса, представлена на
рис. 8,
б
.
С учетом (8) энергия импульса на выходе резонатора в режиме модуляции
добротности определяется по выражению
2
0
0
ln
ln ,
2
out
f
h
n
E A
n
(9)
где
A
— площадь моды в резонаторе.