4 / 17
Малогабаритный эрбиевый лазерный излучатель с диодной накачкой…
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
17
построение математической модели и выбор рациональных параметров эрбиевого
лазера и АОЗ, реализующие указанные целевые характеристики излучателя, а так-
же их экспериментальное подтверждение, выполненное на макете лазера.
Расчет акустооптического затвора.
Принцип действия АОЗ, используемо-
го для демпфирования добротности лазерного резонатора, показан на рис. 1.
При приложении высокочастотного синусоидального сигнала
0
f
к АОЗ, поме-
щенному внутрь лазерного резонатора с глухим (З
1
) и полупрозрачным (З
2
)
зеркалами, через которые осуществляется вывод излучения, под действием
накачки в активной среде начинает увеличиваться инверсная населенность и
накапливаться энергия, поскольку падающий пучок от зеркала З
1
дифрагирует
на акустической волне, наведенной в кристалле затвора, что не дает развиваться
усилению, и на выходе резонатора излучение отсутствует. Если в некоторый
момент времени прекратить подачу управляющего сигнала, то затвор «просвет-
ляется»: запускается процесс усиления, и на выходе полупрозрачного зеркала З
2
формируется гигантский импульс вследствие энергии, запасенной ранее в ак-
тивной среде.
Рис. 1.
Схема резонатора с АОЗ:
АЭ — активный элемент
Для нормальной работы АОЗ необходимо выполнить условие
a
э
1
1,
k
(1)
отражающее тот факт, что относительный коэффициент усиления лазерной (ак-
тивной) среды
a
k
должен быть меньше потерь, обусловленных эффективностью
дифракции
э
.
В противном случае усиление будет развиваться даже при вклю-
ченном сигнале на АОЗ, что приводит к снятию инверсии на этапе накопления
энергии и резком уменьшении мощности гигантского импульса на выходе резона-
тора при выключении управляющего сигнала на АОЗ. Выполнение условия (1) не
представляет серьезных трудностей, даже при небольших значениях эффективно-
сти дифракциии
э
,
поскольку усиление активной среды эрбиевых лазеров до-
статочно низкое и редко превышает 1,3…1,5 на двойном проходе резонатора.
Кроме условия (1), необходимо выполнение и пространственного условия
0
,
B
(2)