Главная » Просмотр файлов » LID. Усиление и генерация импульсного излучения в твёрдотельных лазерах

LID. Усиление и генерация импульсного излучения в твёрдотельных лазерах (1095924), страница 16

Файл №1095924 LID. Усиление и генерация импульсного излучения в твёрдотельных лазерах (LID. Усиление и генерация импульсного излучения в твёрдотельных лазерах) 16 страницаLID. Усиление и генерация импульсного излучения в твёрдотельных лазерах (1095924) страница 162018-12-30СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Î÷åâèäíî, ÷òî åãî ìîæíî çàïèñàòü â ñëåäóþùåì âèäå:Q ( z = Làý ) << Q íàñ èëè Q âûõ << Q íàñ . Ñ ðîñòîì ïëîòíîñòè ýíåðãèè âõîäíîãî ñèãíàëà êîýôôèöèåíòóñèëåíèÿ áûñòðî óìåíüøàåòñÿ, êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ çàïàñåííîé ýíåðãèè âîçðàñòàåò,àñèìïòîòè÷åñêè ïðèáëèæàÿñü ê ðåæèìó óñèëåíèÿ ñèëüíîãî ñèãíàëà. Ïðè óìåíüøåíèè êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ñðåäû (óðîâíÿ íàêà÷êè àêòèâíîãî ýëåìåíòà), êà÷åñòâåííî êàðòèíà ïðîöåññîâíå ìåíÿåòñÿ.

 ýòîì ñëó÷àå óìåíüøàåòñÿ êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ G 0 , óìåíüøàþòñÿ ñêîðîñòèèçìåíåíèÿ ãðàôèêîâ ðèñ.4.2 ïðè óâåëè÷åíèè óðîâíÿ âõîäíîãî ñèãíàëà.Ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè èçëó÷åíèÿ âäîëü àêòèâíîãî ýëåìåíòà ïëîòíîñòü ýíåðãèè åãî âîçðàñòàåò. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ñúåì èíâåðñèè ïðîèñõîäèò íåîäíîðîäíî ïî äëèíå àêòèâíîãîýëåìåíòà. Íà ðèñ.4.3 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè ïëîòíîñòèýíåðãèè èçëó÷åíèÿ è êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ñðåäû ïî äëèíå àêòèâíîãî ýëåìåíòà ïðè ðàçëè÷íûõ óðîâíÿõ âõîäíîãî ñèãíàëà, ïîëó÷åííûå ïðè ðåøåíèè ñèñòåìû óðàâíåíèé (4.8),(4.7).  ïðîöåññå óñèëåíèÿ ïî äëèíå àêòèâíîãî ýëåìåíòàïëîòíîñòü ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ âîçðàñòàåò è êîýôôèöèåíòóñèëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû áóäåòèìåòü ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå íà âõîäå àêòèâíîãî ýëåìåíòàè ìîíîòîííî óáûâàåò ïî äëèíå.

Ìåíüøåå çíà÷åíèå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ îçíà÷àåò, ÷òî â ýòîé ÷àñòè àêòèâíîãî ýëåìåíòà áûë áîëüøèé ýíåðãîñúåì çàïàñåííîé ýíåðãèè ïðîõîäÿùèì èçëó÷åíèåì. Óìåíüøåíèå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿÐèñ.4.3. Çàâèñèìîñòè ïëîòíîñòèñðåäû k ( z ) , èëè óâåëè÷åíèå êîýôôèöèåíòà èñïîëüçîâàíèÿýíåðãèè èçëó÷åíèÿ è êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ñðåäû ïî äëèíå àêçàïàñåííîé â ñðåäå ýíåðãèè áóäåò òåì áîëüøå, ÷åì áîëüøåòèâíîãî ýëåìåíòà ïðè ðàçëè÷íûõàáñîëþòíîå çíà÷åíèå k0 , è ÷åì áîëüøå ïëîòíîñòü ýíåðãèèóðîâíÿõ âõîäíîãî ñèãíàëà:âõîäíîãî ñèãíàëà.

Ñ ðîñòîì ïëîòíîñòè ýíåðãèè èçëó÷åíèÿQâõ / Qíàñ = 0 ,01( à ); 0 ,1( á ) .âîçðàñòàåò ýíåðãîñúåì çàïàñåííîé â àêòèâíîì ýëåìåíòå67Óñèëåíèå è ãåíåðàöèÿ èìïóëüñíîãî èçëó÷åíèÿâ òâåðäîòåëüíûõ ëàçåðàõ.Óñèëåíèå ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ.ýíåðãèè. Ñ ðîñòîì k0 óâåëè÷èâàåòñÿ êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ íà êàæäîì ýëåìåíòàðíîì ñëîå ïîäëèíå àêòèâíîãî ýëåìåíòà è ïëîòíîñòü ýíåðãèè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ âîçðàñòàåò áûñòðåå. Ýòîïðèâîäèò ê áîëüøåìó ýíåðãîñúåìó çàïàñåííîé ýíåðãèè.Ðåçóëüòàòû, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ.4.2, ñîîòâåòñòâóþò èíòåãðàëüíûì ïî äëèíå àêòèâíîãî ýëåìåíòà ïàðàìåòðàì.

Î÷åâèäíî, ÷òî íà âõîäå àêòèâíîãî ýëåìåíòà óñèëèòåëÿ ýíåðãîñúåì ìåíüøå, ÷åì íà âûõîäå. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé èíòåãðàëüíîé ýôôåêòèâíîñòè óñèëèòåëÿ íåîáõîäèìî îáåñïå÷èâàòü âûñîêèé ýíåðãîñúåì â êàæäîé òî÷êå ïî äëèíå àêòèâíîãîýëåìåíòà.Îïòèìàëüíàÿ çàäåðæêà èìïóëüñà. Äî ñèõ ïîð ìû ðàññìàòðèâàëè ïðîöåññ óñèëåíèÿ âïðåäïîëîæåíèè, ÷òî â àêòèâíîì ýëåìåíòå ñîçäàíà èíâåðñíàÿ íàñåëåííîñòü è ê ìîìåíòó ïðèõîäà èìïóëüñà ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ îí èìååò êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû k0 .

Êàê ýòî áûëîïîêàçàíî â ðàçäåëå 3, â ïðîöåññå íàêà÷êè èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ ñðåäû k( t ) èìàêñèìàëüíî äîñòèæèìûå èì çíà÷åíèÿ îïðåäåëÿþòñÿ äåéñòâèåì äâóõ êîíêóðèðóþùèõ ïðîöåññîâ - íàêà÷êè, ñîçäàþùåéèíâåðñíóþ íàñåëåííîñòü, è îáåäíåíèÿ âåðõíåãî óðîâíÿ çàñ÷åò ñïîíòàííîãî ðàñïàäà è óñèëåííîé ëþìèíåñöåíöèè.

Ïðèèìïóëüñíîé íàêà÷êå àêòèâíîãî ýëåìåíòà ñíà÷àëà ñ áîëüøåéñêîðîñòüþ ïðîèñõîäèò ïåðåâîä ÷àñòèö â âîçáóæäåííîå ñîà.ñòîÿíèå, ðàñïàä âåðõíåãî ëàçåðíîãî óðîâíÿ ìàë è êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû k( t ) âîçðàñòàåò. Ïî ìåðå óìåíüøåíèÿìîùíîñòè íàêà÷êè ïðåîáëàäàþùóþ ðîëü íà÷èíàþò èãðàòüïðîöåññû ðàñïàäà âåðõíåãî ëàçåðíîãî óðîâíÿ è êîýôôèöèåíòóñèëåíèÿ ñðåäû k( t ) óáûâàåò.

Íà ðèñ.4.4à ïðèâåäåíû òèïè÷íûå çàâèñèìîñòè äëÿ èìïóëüñà íàêà÷êè (Ðíàê(t)) è êîýôôèá.öèåíòà óñèëåíèÿ ñðåäû ( k( t ) ).  ìîìåíò âðåìåíè t1 çàâèñèÐèñ.4.4. Îïòèìàëüíàÿ çàäåðæêàëàçåðíîãî èìïóëüñà â ìàñøòàáåìîñòü k( t ) äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ.  óðàâíåíèÿíàêà÷êè.(4.4), (4.5) êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ k0 âõîäèò â êà÷åñòâåíà÷àëüíûõ óñëîâèé. Ïîëó÷åííûå äëÿ ïðåäåëüíûõ ÷àñòíûõñëó÷àåâ ñëàáîãî è ñèëüíîãî ñèãíàëîâ ðåøåíèÿ (4.15) è (4.17) ïîêàçûâàþò, ÷òî ìàêñèìàëüíûéêîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëü áóäåò èìåòü ïðè ìàêñèìàëüíîì çíà÷åíèè k( t ) . Òàêèì îáðàçîì çàäåðæêà äî ïðèõîäà ëàçåðíîãî èìïóëüñà íà óñèëèòåëü äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü ìîìåíòóâðåìåíè t1 íà ðèñ.4.4à.

 ýòîò ìîìåíò âðåìåíè dk ( t ) / dt = 0 .Ïðè ïîäà÷å íà âõîä óñèëèòåëÿ ëàçåðíîãî èìïóëüñà îí óñèëèâàåòñÿ, îáåäíÿÿ âåðõíèéëàçåðíûé óðîâåíü. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû óáûâàåò äî êîíå÷íîãî çíà÷åíèÿ, îïðåäåëÿåìîãî (4.7). Âðåìåííûå çàâèñèìîñòè, ñîîòâåòñòâóþùèå ýòîìó ñëó÷àþ, ïðèâåäåíû íàðèñ.4.4á. Ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ ëàçåðíîãî èìïóëüñà ïðîäîëæàþùèéñÿ ïðîöåññ íàêà÷êè óâåëè÷èâàåò êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, íî ýòà ÷àñòü çàïàñåííîé â àêòèâíîì ýëåìåíòå ýíåðãèè íåèñïîëüçóåòñÿ.

Ïðè èçìåíåíèè çàäåðæêè ïðèõîäà ëàçåðíîãî èìïóëüñà îòíîñèòåëüíî ìîìåíòàâðåìåíè t1 (ðèñ.4.4à) êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ áóäåò óìåíüøàòüñÿ.Ïðè èçìåíåíèè çàäåðæêè äî ïðèõîäà ëàçåðíîãî èìïóëüñà íåëèíåéíîñòü ïðîöåññà óñèëåíèÿ ïðîÿâëÿåòñÿ â òîì, ÷òî äîïóñòèìîå èçìåíåíèå çàäåðæêè çàâèñèò îò ðåæèìà óñèëåíèÿ. Âðåæèìå óñèëåíèÿ ñèëüíîãî ñèãíàëà ( Q >> Qíàñ ) ïëîòíîñòü ýíåðãèè âõîäíîãî ñèãíàëà äîñòàòî÷íà68Óñèëåíèå è ãåíåðàöèÿ èìïóëüñíîãî èçëó÷åíèÿâ òâåðäîòåëüíûõ ëàçåðàõ.Óñèëåíèå ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ.äëÿ ïîëíîãî ñúåìà çàïàñåííîé â àêòèâíîì ýëåìåíòå ýíåðãèè. Óñèëèòåëü ðàáîòàåò â ðåæèìåãëóáîêîãî íàñûùåíèÿ. Ïîýòîìó ïðè èçìåíåíèè çàäåðæêè èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿñðåäû k0 â ñîîòâåòñòâèè ñ (4.18) ïðèâîäèò ê îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíîìó èçìåíåíèþ êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ G .Çàâèñèìîñòè G(tç) áóäåò ñîâïàäàòü ñ çàâèñèìîñòüþ k( t ) .

 ðåæèìå óñèëåíèÿ ñëàáîãî ñèãíàëà ( Q << Qíàñ ) ýêñïîíåíöèàëüíàÿçàâèñèìîñòü G 0 îò k0 (4.16) ïðèâîäèò ê áîëåå çíà÷èòåëüíîìóèçìåíåíèþ G 0 ïðè èçìåíåíèè çàäåðæêè.Íà ðèñ.4.5 ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ îäíîïðîõîäíîãî óñèëèòåëÿ íà YAG:Nd 3+ (∅6,3x90 ìì) ïðèÐèñ.4.5. Äîïóñòèìîå èçìåíåýíåðãèè íàêà÷êè 30 Äæ îò çàäåðæêè äî ïðèõîäà ëàçåðíîãî èìíèå îïòèìàëüíîé çàäåðæêè ëàïóëüñà ïðè ðàçëè÷íûõ óðîâíÿõ âõîäíîãî ñèãíàëà. Ïóíêòèðíûìèçåðíîãî èìïóëüñà.ëèíèÿìè ïîêàçàíû óðîâíè, ñîîòâåòñòâóþùèå óìåíüøåíèþ êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà 5% îò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ.

Òàìæå ïîêàçàíû äîïóñòèìûå èíòåðâàëû èçìåíåíèÿ çàäåðæêè, ñîîòâåòñòâóþùèå çàäàííîìó äîïóñêó. Õîðîøî âèäíî, ÷òî ïðè óìåíüøåíèè âõîäíîãî ñèãíàëà äîïóñòèìîå èçìåíåíèå çàäåðæêèñòàíîâèòñÿ ìåíüøå.4.4. Óñèëåíèå ïî ìîùíîñòè. òîì ñëó÷àå, êîãäà ïëîòíîñòü ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ â êàæäîé òî÷êå ïî äëèíå àêòèâíîãîýëåìåíòà ìàëà, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû k0 ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ ïðè ïðîõîæäåíèèèìïóëüñà ÷åðåç àêòèâíûé ýëåìåíò. Òîãäà óðàâíåíèå (4.4) èìååò ðåøåíèåI âûõ ( z = Làý , t ) = Iâõ ( z = 0 , t − Làý / υ ) ⋅ Exp (( k0 − β ) Làý ) = Iâõ ( z = 0 , t − Làý / υ ) ⋅ G 0 . ïðîöåññå óñèëåíèÿ ôîðìà âõîäíîãî èìïóëüñà ïîëíîñòüþ ñîõðàíÿåòñÿ è âñå ÷àñòè èìïóëüñà óñèëèâàþòñÿ â G 0 ðàç.

 òîìñëó÷àå, êîãäà ïëîòíîñòü ýíåðãèè èìïóëüñà ñîèçìåðèìà ñ Q íàñ ,íåîáõîäèìî ðåøàòü (4.4), (4.5).Äëÿ îïðåäåëåíèÿ âëèÿíèÿ íàñûùåíèÿ óñèëåíèÿ íà ôîðìó óñèëèâàåìîãî èìïóëüñà ðàññìîòðèì óñèëåíèå èìïóëüñàïðÿìîóãîëüíîé ôîðìû (ðèñ.4.6). Ðàçîáüåì èìïóëüñ íà íåñêîëüêî äîñòàòî÷íî ìàëûõ âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ ∆t. Âõîäíîé èìïóëüñ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ýëåìåíòàðíûõ ñóáèìïóëüñîâ ñ îäèíàêîâîé ïëîòíîñòüþ ìîùíîñòè(ýíåðãèè). Ðàññìîòðèì ïðîõîæäåíèå ïåðâîãî èç ýòèõ ñóáèìïóëüñîâ ÷åðåç àêòèâíûé ýëåìåíò. Êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû ïåðåä åãî ïðîõîæäåíèåì ðàâåí k0(1 ) . Ïëîòíîñòü ýíåðãèè ñóáèìïóëüñà ðàâíà q i = ∆t ⋅ I 0 . Ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ ÷åðåç àêòèâíûéýëåìåíò ñóáèìïóëüñ óñèëèòñÿ â G ðàç.

Òàê êàê q i << Qíàñ , òîG = G 0 = Exp (( k0 − β ) Làý ) . Ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ ñóáèìïóëüñà â àêòèâíîì ýëåìåíòå êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû óìåíüøèòñÿ â(4.22)Ðèñ.4.6. Âõîäíîé èìïóëüñ.Ðèñ.4.7. Ïðåèìóùåñòâåííîåóñèëåíèå ïåðåäíåãî ôðîíòà.69Óñèëåíèå è ãåíåðàöèÿ èìïóëüñíîãî èçëó÷åíèÿâ òâåðäîòåëüíûõ ëàçåðàõ.Óñèëåíèå ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ.ñîîòâåòñòâèè ñ (4.7).

Ê ïðèõîäó âòîðîãî ñóáèìïóëüñà êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ñðåäû k 0( 2 ) áóäåòìåíüøå k0(1 ) . Ïîýòîìó âòîðîé ñóáèìïóëüñ ïîëó÷èò ìåíüøåå óñèëåíèå ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè÷åðåç àêòèâíûé ýëåìåíò è åãî ïëîòíîñòü ìîùíîñòè èçëó÷åíèÿ íà âûõîäå óñèëèòåëÿ áóäåòìåíüøå, ÷åì ïåðâîãî. Ïðîäîëæàÿ ðàññìîòðåíèå äëÿ âñåõ ñóáèìïóëüñîâ ìû ïîëó÷àåì, ÷òîêàæäûé ïîñëåäóþùèé èç íèõ áóäåò èìåòü ìåíüøåå óñèëåíèå, ÷åì ïðåäûäóùèé. Ïîýòîìó, åñëèâõîäíîé èìïóëüñ èìåë ïðÿìîóãîëüíóþ ôîðìó ñ ïîñòîÿííîé ïëîòíîñòüþ ìîùíîñòè, òî âûõîäíîé èìïóëüñ áóäåò èìåòü óáûâàþùóþ âî âðåìåíè ïëîòíîñòü ìîùíîñòè.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6361
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее