Практические занятия и курсовое проектирование по дисциплине "Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства", страница 21

          Приведенные в табл.3.3 данные о τ2, a1 и a2 являются справочными. Методика оценки значения a2, a1 приведена ниже.

          В общем случае из (3.8) трудно получить удобное выражение для расчета. Однако используя (3.8), определение τопт можно проводить графически путем построения и поиска максимума функции

                                                                 (3.9)

          Использование (3.9) для поиска τопт предполагает неизменность S и Is Параметр насыщения Is определяет такой уровень плотности потока квантов, когда показатель усиления активной среды снижается до уровня 0,5k0. Is зависит только от свойств самой среды и применительно к нашему случаю его можно считать постоянным. Сечение пучка S уменьшается при спаде уровня генерации и будет влиять на вид функции f(τ2) в областях, близких к пороговым условиям. Результат расчета по изложенной методике для произвольной активной среды CO2-лазера (k0 = 1 м-1; kпогл = 0; LAC = 1 м; a1 = a2 = 0,05) представлен на рис.3.4.

Функция F имеет слабую зависимость

от τ2 в области максимума, который

соответствует τопт = 0,3.

Для облегчения громоздких расчетов,

связанных с поиском τопт, в курсовой

работе используется машинный метод

расчета. Программа допускает

варьирование входящих в (3.8) и (3.9)

параметров в широких пределах. Это              Рис.3.4. К определению опти-

позволяет не только рассчитать τопт для          мального коэффициента

конкретных условий, но и установить

функциональную связь между τопт и k0, kпогл, a1, a2, LAC. Одновременно с этим можно получить зависимости значений функции F при τ = τопт от перечисленных пяти параметров. Величина Fmax (см. рис.3.4) в нормированном виде отражает мощность излучения лазера, которую можно получить при оптимальном пропускании рабочего зеркала. Анализируя зависимости, которые позволяют получить машинный эксперимент, в диапазонах изменения параметров, характерных для данной активной среды, можно уточнить рабочие условия лазера с точки зрения геометрии, уровня потерь и усиления.

          Величина пропускания рабочего зеркала лазера влияет на эффективность использования оптического резонатора, характеризуемого КПД ОР, методика расчета которого приведена в разд.4. Программы расчета τопт и КПД ОР объединены. Поэтому, как и в случае с расчетом Te, методика работы с программой изложена в следующем разделе настоящего пособия.

          В частных случаях, реализуемых в маломощных газоразрядных лазерах (τ2, a1, a2 << 1, kпогл = 0) выражения (3.8) может быть упрощено и из него найдены оптимальные условия пропускания для рабочего зеркала

                                  (3.10)

          После проведения машинных расчетов либо графических расчетов tопт можно проверить их правильность с помощью (3.10).

          Для обеспечения необходимых коэффициентов пропускания рабочего и "глухого" зеркал в лазерной технике используются металлические и диэлектрические покрытия, наносимые на подложки. Металлические покрытия имеют высокий коэффициент отражения в широком диапазоне длин волн, достигающий 95...98%. При этом неотраженная часть излучения, минимум 2...3%, поглощается, вызывая нагрев зеркал. Неселективность отражения также является недостатком металлических зеркал, поскольку затрудняет подавление генерации на конкурирующих переходах. Металлические покрытия можно использовать при изготовлении "глухих" зеркал лазеров с большим усилением в активной среде и выходных зеркал с отверстием связи.