11 / 17
Д.А. Бондаренко, В.Е. Карасик, Л.Н. Магдич, О.О. Погонышев
24
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
Рис. 8.
Динамика процесса после гигантского импульса (
а
) и зависимость остаточной
инверсии от начального превышения над порогом генерации (
б
)
Пиковую мощность импульса можно определить из соотношения
2
a
2
0
0
0
ln
ln 1 ,
2
peak
th
res
th
th
hс L
n n
P A
n
L
n n
(10)
а длительность гигантского импульса
p
с учетом (9) и (10) — из соотношения
0
0
0
a
ln
1
.
ln 1
i
f
out
res
p
peak
th
th
th
n
n
E
L
n n
P
с L n
n n
(11)
Результаты моделирования параметров выходного импульса для двух зна-
чений мощности накачки, вычисленные на основе (9)−(11), показаны на рис. 9.
В соответствии с выполненными расчетами, особенность работы эрбиевого ла-
зера вблизи порогового значения усиления состоит в том, что область приемлемых
параметров импульса находится в достаточно узких пределах значений пропуска-
ния выходного зеркала (0,65…0,70). Ограничение снизу обусловлено быстрым
нарастанием длительности импульса и спадом энергии вследствие снижения уси-
ления в активной среде и приближения усиления к пороговому значению.
В то же время, увеличение коэффициента отражения зеркала быстро приводит к
увеличению внутрирезонаторной плотности энергии (рис. 9,
г
), т. е. ограничению
сверху внутрирезонаторных потерь, вплоть до предельно допустимых значений
10…15 Дж/см
–2
. Тем не менее в диапазоне значений коэффициентов отражения
зеркала 0,65…0,70 могут быть получены допустимые пиковые мощности импульса
0,5…2,5 МВт, обеспечивающие измерение расстояний до дальностей 15…20 км.
Отметим, что реальная длительность импульса может быть больше в 1,5–2 ра-
за, поскольку приближение (11) подразумевает прямоугольную форму импульса и
не учитывает другие факторы. Однако в целом представленная модель удовлетво-
рительно предсказывает выходные параметры эрбиевого лазера и может служить
хорошим ориентиром при проектировании эрбиевых излучателей.