2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Задача по физике лазеров. Превышение над порогом генерации
Сообщение17.01.2015, 23:22 


02/06/12
70
Здравствуйте!
Я решаю задачу:

Пытаясь «проредить» спектр продольных мод Nd:YAG лазера, Вы наклонно поставили в резонатор «стопу» (две плоскопараллельных и параллельных между собой пластинки из стекла с показателем преломления n=1,5). Без стопы порог генерации был превышен на 10%. Оцените, достаточно ли вносимых потерь для подавления генерации лазера на продольных модах, для которых коэффициент отражения стопы максимален.

1) Во-первых, необходимо рассчитать максимальный коэффициент отражения стопы. Её можно себе представить как интерферометр Фабри-Перо, образованный двумя другими интерферометрами. Максимальный коэффициент отражения ИФП имеет вид $R_{max} = \frac{4R}{(1+R)^2}$ (см., например, https://en.wikipedia.org/wiki/Fabry%E2%80%93P%C3%A9rot_interferometer), где $R$ - коэффициент отражения на границы. На границе воздух-стекло $R_{gl}=\frac{(n_2-n_1)^2}{(n_2+n_1)^2} =0.04$. Тогда для интерферометра, образованного каждой из стеклянных пластинок, $R = \frac{4R_{gl}}{(1+R_{gl})^2}=0.15$. Таким образом, для стопы получаем $R_{max} = \frac{4R}{(1+R)^2}=0.45$ (уже на этом этапе задача кажется странной, ведь если выходное зеркало имеет коэффициент пропускания $<1%$ (что, по-моему, типично для Nd:YAG), то о какой генерации может идти речь после внесения дополнительных потерь 45% при превышении 10%)
2) Рассчитаем $\frac{x_1}{x_2}$, где $x=\frac{W_p}{W_{cr}}$ - превышение над критической мощностью накачки. Поскольку $W_{cr}=\frac{N_{cr}}{N_0-N_{cr}}\frac{1}{\tau_{sp}}$, где $N_{cr}=\frac{\gamma}{V_a B}$ -критическая разность населённостей, после которой начинается генерация (зависящее от потерь $\gamma$, эффективного объёма активной среды и используемого перехода), $\tau_{sp}$ - время жизни при спонтанном переходе (см., например, О. Звелто, Принципы лазеров, 1984, п. 5.3.1). Поскольку $\frac{N_{cr}}{N} \sim 10^{-4}\ll 1$, $x_2/x_1 \simeq N^{(1)}_{cr}/N^{(2)}_{cr} =\gamma^{(1)}/\gamma^{(2)}$.
Потери в 1 случае целиком определяются выходным зеркалом (и дифракционными потерями, но они на порядок меньше, можно пренебречь) $\gamma^{(1)}=\gamma_{out}=-\ln(1-T_{out})\simeq T_{out} =0.01$. Во втором случае добавляются потери на стопе: $\gamma^{(1)}=\gamma_{out} + \gamma_{n}\simeq \gamma_{n} = -\ln(R_{max}) = 0.8$. Таким образом, $x_2 = x_1 \gamma^{(1)}/\gamma^{(2)} = 1.1 \frac{1}{80} = 0.014$ и никаким превышение тут и близко не пахнет.
Прокомментируйте, пожалуйста, решение, уж очень меня смущает получившийся результат..

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group