Малогабаритный эрбиевый лазерный излучатель с диодной накачкой и акустооптической модуляцией добротности

7 / 17

Д.А. Бондаренко, В.Е. Карасик, Л.Н. Магдич, О.О. Погонышев
20 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
лагаются вдоль оптической оси АЭ. При этом для отвода теплоты от активной
среды, элемент устанавливается в кварцевую или сапфировую трубку, через бо-
ковую стенку которой осуществляется подвод излучения накачки.
Оптимизация системы накачки. Для расчета
эффективности системы накачки и конфигурации
квантрона лазера (рис. 3) было разработано специ-
альное программное обеспечение, которое поз-
воляло моделировать процесс генерации и погло-
щения излучения накачки при прохождении пучка
через АЭ и отражения от диффузного покрытия
квантрона, а затем вычислить эффективность на-
качки p  как долю поглощенной в АЭ мощности:
 
1
1 exp ,
N
m m
p i
i
l

         (6)
где N — общее число трассируемых лучей; i —
номер текущего луча;  — коэффициент поглощения; i l — длина хода луча в
АЭ на данном проходе;  — коэффициент диффузного отражения квантрона;
— m номер прохода;
  Er Er
Yb Er Er
Er
. n n
n N n
t
    
 
Оптимизация системы накачки заключалась в определении внешнего диа-
метра d сапфировой трубки с нанесенным диффузным покрытием при задан-
ном диаметре АЭ. В качестве оптимизационных критериев были выбраны
эффективность p  и степень равномерности в распределении поглощенного
излучения по АЭ ,
р  равная отношению средней плотности поглощенной
мощности по сечению АЭ к максимальной плотности поглощенной мощности.
Результаты моделирования системы
накачки с использованием формулы (6) при
коэффициенте поглощения 1 3, 6 см   на
длине волны 940 нм и типичном диаметре АЭ
1,6 мм показаны на рис. 4. На основе полу-
ченной зависимости в качестве оптимального
значения диаметра трубки был принят размер
3,3 мм, при котором реализуется наиболее
эффективное соотношение между поглощен-
ной мощностью и степенью равномерности.
Для оптимизированной конфигурации
квантрона на рис. 5 представлены распреде-
ление поглощенной мощности накачки по
сечению АЭ и соответствующая ему карта уровней инверсии ионов эрбия.
Рис. 3. Схема накачки
квантрона:
1 — лазерная диодная линейка;
2 — АЭ; 3 — сапфировая трубка;
4 — отражающее покрытие
Рис. 4. Зависимости эффективно-
сти ηр и степени равномерности р
от внешнего диаметра сапфиро-
вой трубки