Практические занятия и курсовое проектирование по дисциплине "Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства", страница 26

где n1, n2 - показатели преломления контактирующих сред.

          На границе стекло-воздух ρф = 0,04. Отраженные от границ сред пучки в общем случае не синфазны и не соосны основному и являются потерянными для поля электромагнитной волны в ОР. При дополнительном загрязнении границ раздела (торцов элементов и т.п.) an = ρф + a0. Для уменьшения потерь на отражение используют просветление поверхности, нанося одно- и двухслойные покрытия. Для однослойного просветляющего λ/4-покрытия с показателем преломления n3 должно выполняться условие:  . Просветляющие покрытия используются также в целях уменьшения потерь выходного излучения, для чего наносятся на тыльную сторону подложек выходных зеркал лазера. Остаточный уровень коэффициента отражения просветляющих покрытий для видимого диапазона не превышает, как правило, 0,1...0,2%.

          Потери излучения, обусловленные разъюстировкой резонатора, т.е. перекосом зеркал, принципиально можно сделать нулевыми при оптимальной настройке зеркал. На практике уровень aβ определяется геометрией активной среды и величиной угла разъюстировки β [13]

                                                                   (3.16)

          При проведении расчетов потерь достаточно выбрать величину aβ  в пределах 0,3...0,5% и затем для выбранного коэффициента с помощью (3.16) рассчитать допустимый угол разъюстировки, который будет определять требуемую точность настройки ОР.

          В твердотельных лазерах заметный вклад в общие потери вносит поглощение излучения в объеме активной среды

aAC  = 1 - еxp(-kпогл  LAC ).

          При расчете τопт этот вид потерь учитывается параметром kпогл АС в выражении (3.8) для мощности генерации.

          Усредненные значения коэффициентов паразитных потерь  a1, a2 для различных типов лазеров приведены в табл.3.3 и могут использоваться для самопроверки.

          После расчета τопт и уровня паразитных потерь в ОР следует определить инверсию населенностей ΔN = (N2 - N1)стац лазерных уровней, обеспечивающую в рабочем режиме усиление активной среды (kyc), достаточное для компенсации всех видов потерь в резонаторе. Для этого можно воспользоваться условием стационарной генерации

вторым соотношением коэффициентов Эйнштейна для спонтанного A21 и индуцированного B21 излучения

и выражением для насыщенного показателя усиления

где A21 = t2-1: вероятность спонтанных переходов частицы; t2 - время жизни верхнего уровня; ΔnАС - спектральная ширина контура усиления активной среды (см. табл.3.3).

3.4. Расчет частотных характеристик лазера

          Важным параметром ОР лазера является добротность Q, характеризующая его резонансные свойства. Величина добротности, имеющая в оптическом диапазоне 105...107, определяет ширину собственной резонансной линии ОР в масштабе частот или длин волн

ΔνOP = ν/Q,  ΔλOP = λ/Q,

где ν - частота генерируемой моды.

          Наличие потерь в оптическом резонаторе ухудшает его резонансные свойства, снижая добротность

где a∑ = a1 + a2 - определяется в соответствии с (3.13); τS = τ1 + τ2 - суммарное пропускание зеркал (для металлических отражающих покрытий