Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства, раздел 4

            η_изл

Рис.4.1. Трансформация энергий накачки в ТТЛ

На рис.4.1 отдельным блоком выделена пороговая энергия возбуждения W_{АС пор}, которую необходимо передать активной среде, чтобы вывести лазер на порог генерации.

4.1.1. Расчет КПД накачки ТТЛ

Основываясь на схеме трансформации энергии накачки, для КПД накачки ТТЛ имеем

                                       (4.1)

где η_ЛН – КПД лампы накачки (ЛН), характеризующий долю энергии накачки, преобразовываемой в энергию оптического излучения лампы накачки; η_осв – КПД осветителя, определяющий долю энергии оптического излучения ЛН, сконцентрированного на поверхности АС; η_изл – КПД излучения, зависящий от степени согласования спектров поглощения АС и излучения ЛН.

В качестве источников оптической накачки импульсных ТТЛ чаще всего используются трубчатые газоразрядные лампы с ксеноновым наполнением. Серийно выпускается большой ассортимент импульсных ксеноновых ламп, благодаря чему всегда удается подобрать излучатель с требуемыми параметрами: энергией вспышки, длительностью и частотой повторения импульсов, длиной светящейся части. Сильноточный импульсный разряд в ксеноне формирует близкое к белому интенсивное оптическое излучение. Выход излучения ксеноновых ламп, определяющий η_ЛН, зависит от энергии разряда, его электрических параметров, геометрии и наполнения разрядного промежутка [17]. Типичными являются значения η_ЛН = 0,4...0,6.

Накачка АС ТТЛ непрерывного режима производится, обычно, криптоновыми лампами дугового режима с электрической мощностью порядка 2...6 кВт. Иногда используются ртутные лампы высокого давления и линейные галогенные лампы накаливания (1...2 кВт). Достоинства ламп накаливания – простота и компактность схемы включения, недостаток – низкий выход полезного излучения. В газоразрядных лампах накачки излучающей частью является положительный столб (ПС) разряда, на долю которого, например, в криптоновых лампах, приходится порядка 90 % потребляемой лампой мощности. Эта доля называется электрическим КПД лампы накачки и обозначается η_эл. Мощность положительного столба Р_ПС разряда расходуется на формирование резонансного (η_р) и нерезонансного (η_н.р) излучений, нагрев газа в объеме лампы (η_V) и стенок прибора (η_ст). Величины η_р, η_н.р,η_V и η_ст зависят от давления, плотности тока и рода газа [8]. В первом приближении их можно определить с помощью диаграмм Клярфельда [8] (рис.4.2).