При оценке потерь излучения в оптическом резонаторе следует учитывать, что их основными составляющими являются собственное поглощение aАС = 1 - exp(-kпоглL), где kпогл = 500…2000 м-1, и дифракционные потери, обусловленные малыми размерами излучающей зоны. Из-за многообразия конструктивных решений активных сред и сложности процессов распространения излучения в ИППЛ точный расчет дифракционных потерь крайне затруднителен. В среднем их уровень составляет 10...35%, возрастая при уменьшении d и увеличении L. С учетом фиксированности d и близости значений l различных ИППЛ суммарные дифракционные потери можно оценить как aд = CL, где C – константа, возрастающая при увеличении D и L (см. табл. 4.6); L – длина активной среды, м.
На следующем этапе расчета по традиционной методике проводится обязательный машинный эксперимент, в ходе которого исследуются зависимости нормированной мощности излучения ИППЛ F = f (k0, kпогл, aS и L), коэффициента пропускания рабочего зеркала t2 = f (k0, kпогл, aS и L) и КПД оптического резонатора ηОР = f (k0, kпогл, aS и L). При проведении машинного эксперимента следует помнить, что поочередное варьирование аргументов L, k0, kпогл, aS производится в пределах их двукратного изменения в каждую сторону относительно исходной расчетной точки. Используемая при проведении расчетов базовая функция F = f (t2) не учитывает зависимость дифракционных потерь от L, которая для ИППЛ является существенной. Учесть влияние функции aд = f (L) на результаты расчета рекомендуется путем использовании следующей методики. В ходе исследования зависимостей F, t2, ηОР = f (L) весь диапазон исследования ΔL = (0,5…2)Lрасч разбивается на 5-6 равных интервалов. Для всех граничных значений Li интервалов исследуются частные зависимости F, t2, ηОР = f (L) в узких диапазонах изменения длины ΔLi = Lрасч ± (0,01…0.02) Lрасч. Далее вручную строятся обобщенные функции F, t2, ηОР = f (Li) по их значениям для выбранных границ Li. Результаты расчета по рекомендованной методике необходимо сравнить с полученными по стандартной методике.
После анализа результатов машинного эксперимента для конкретных расчетных условий определяется оптимальный коэффициент пропускания tопт выходного зеркала ОР и решается вопрос о способе его технической реализации. В зависимости от величины tопт на излучающий торец активной области кристалла ИППЛ могут наноситься отражающее (маломощные лазеры) либо просветляющее до 70..80 % (мощные лазеры) покрытия. В первом случае далее находятся необходимое число и толщина слоев отражающего интерференционного покрытия. Если френелевское отражение на границе “полупроводник – воздух” обеспечивает коэффициент пропускания t2 торца, близкий к значению tопт, то покрытие может вообще не наноситься. В этом случае при выполнении курсовой работы следует определить оптимальную длину Lопт активной среды, используя выражение для нормированной мощности излучения лазера с учетом зависимости дифракционных потерь от длины. Нерабочим зеркалом ИППЛ может служить металлическое, например, золотое покрытие, наносимое на противоположный торец.
Далее по рассчитанным суммарным потерям рассчитывается добротность оптического резонатора, определяются частотные характеристики излучения ИППЛ.
КПД ИППЛ рассчитывается на основе физических процессов в лазере и может быть представлен как h0 = hнак hАС hОР, где hнак - КПД накачки; hАС - КПД активной среды; hОР – КПД оптического резонатора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.