Pe baza discuției din secțiunile anterioare este acum necesar să se compare în lampă de pompat și pompa cu laser dioda radiații generală. O comparație poate fi făcută numai pentru lasere pe patru niveluri, deoarece cvasi-trei lasere funcționează, în general, cu pompare longitudinală prin diode laser. Pentru a compara raportul (6.3.22) și (6.3.20) și (6.3.21), este convenabil pentru pompare prin pompa dioda laser determina randamentul cuantic c (] ca șchiopătat / Nr, în cazul în care ur - frecvența reală a pompei, și tr -... frecvența minimă a pompei, adică, frecvența de pompare, care ar fi necesitat ne-las pentru pomparea la nivelul laserului superior direct (. Figura 6.17) Când această relație (6.3.20) și (6.3.21) este ușor de transformat în :
În cazul în care notația T) pd => pXpq = D | hl (. LaPr9 3 „eficiență de pompare deplină a dioda laser Te per relația (6.3.23), (6.3.26) și (6.3.27) prin - permite să dețină compararea pompelor de pompare cu pomparea prin radiații laser cu diode.
În primul rând, comparația poate fi făcută din punctul 6 17
KI dintre cei patru factori ai factorului de eficiență: rr, r \ (, r \ a, rpq Real (v ") și ideal
Și, prin urmare, eficiența maximă (eficiența) este minimă ^^)
Гп г ч - / frecvențe de pompare
Pomparea qp = yr \ tv [ar [pq. Ne limităm la caz într-un laser cu patru niveluri
Cristalul Nd: YAG este dat în tabelul. 6.3 Evaluare
Valorile acestor factori, în care valorile pentru pomparea lămpii sunt luate din tabel. 6.1. În cazul pompării longitudinale de la un laser diod, se ia în considerare o tijă de 1 cm în lungime, în timp ce în cazul pompării transversale este luată o tijă cu diametrul de 4 mm. Rețineți că, în ciuda mărimii variate de sisteme de pompare considerate anterior, compararea din punctul de vedere al celor patru factori de mai sus este destul de simplă și instructivă. Se poate observa că eficiența radiației și eficiența transmisiei sunt aproximativ aceleași pentru pomparea de la o lampă și de la un laser cu diodă. O creștere de aproape zece ori a eficienței totale datorată pompării de la un laser diod se datorează unei creșteri foarte mari a eficienței de absorbție (cu un factor de aproape 6) și o creștere notabilă a randamentului pompei cuantice (cu aproximativ un factor de 1,5). De asemenea, observăm că, din punct de vedere al eficienței totale, pomparea longitudinală și transversală este aproximativ echivalentă cu o valoare puțin mai mică a eficienței de absorbție pentru pomparea transversală.
În al doilea rând, comparația poate fi făcută din punctul de vedere al pompării puterii de prag. În conformitate cu (6.3.24) și (6.3.31), cu aceeași valoare a ariei secțiunii transversale a diferenței tijă principală în puterea pompei de prag valori-cheniyah de la o lampă și de la o diodă laser este asociat cu aproape creștere de zece ori a eficienței pompei în timpul tranziției la-Term dioda cu laser. Comparând pompare longitudinală prin dioda flashlamp cu laser de la (6.3.22) și (6.3.26), se poate observa că dezumflat ki valoarea de prag de putere în primul caz este redus, nu numai prin creșterea eficienței la tangaj, ci și datorită factorului
(u> 0 + WP) x [1 - expP - (2a2 / wfn)] / 2a2,
Unde w0i este mărimea spotului fasciculului laser în timpul pompării lămpii. Acesta este factorul care este în principal responsabil pentru scăderea pragului de putere pentru rularea la valori foarte mici de w0 și wp. Un exemplu viu al situației
Compararea eficienței (eficienței) pompării și pompării lămpii prin radiație
Tipul sunt laserele cu fibre, în care, în cazul fibrelor cu un singur mod, valorile ambelor valori w0 și w0 pot fi la fel de mici ca 2-3 μm. Dacă luăm, de exemplu, w0 = 6p = 2 / im (pentru un laser cu fibră) și a = 2 mm, = 0.5a (pentru
Lampa de pompare), atunci scăderea așteptată datorită acestui factor geometric va fi de aproape șase ordine de mărime! De aceea, laserele montate pe păr au puteri de pompare cu prag scăzut. Desigur, pentru a pompa fibrele unice, este necesar să se utilizeze laserele cu diodă cu radiație unică, adică difracție limitată. Comparând pomparea longitudinală și transversală cu laserul diod, vedem din (6.3.26) și (6.3.27) că în primul caz puterea pragului este mai mică decât cea de-a doua, iar scăderea este determinată de factorul
(u> 1 + u> 2) x [1 - exp - (2a2 /)] / 2a2,
Unde indicii / și £ se referă, respectiv, la rolele longitudinale și transversale. La dimensiuni foarte mici ale punctelor bu0 și bu, care pot fi utilizate pentru pomparea longitudinală, acest factor poate fi destul de mic. Cu toate acestea, pentru a obține o putere de ieșire comparabilă pentru două tipuri de pompe, este necesar ca dimensiunile transversale ale modului TEM00 să fie comparabile. Prin urmare, este utilă realizarea unei comparații similare la aceleași dimensiuni ale spoturilor, adică atunci când Wm = wy. În acest caz, pentru a se evita efectul difracției excesiv th prin limitarea dimensiunilor transversale finite ale grinzii tijei de laser, cu pompare transversală este necesară secu-pici ușor mai mică decât raza tijei și, dimensiunea spotului. În situația reală, putem alege valoarea a = 0.7a. Presupunând că, pentru forfecarea longitudinală, suprapunerea grinzilor este optimă, adică u0 = sup, obținem
(Li2g + w2) rx [1 - exp ((2a2 / wi)] / 2a2 = 0,48;
Astfel, în condițiile considerate, puterea pragului de pompare longitudinală este numai
De 2 ori mai puțin decât transversal.
În plus față de o eficiență substanțial mai mare și un prag inferior, radiația de pompare de diode laser, comparativ cu o flashlamp-tangaj, are avantajul de a oferi sarcină termică mai mică mediul activ. Intr-adevar, pentru o anumită putere absorbită în mediul Pa tsRdRa ratează cota sa la nivelul superior cu laser și, prin urmare, o parte a deg (N / CTD) Ra este transformată în energie de laser radiație, în care - energia fotonilor generate. Prin urmare, puterea emisă sub formă de căldură are valoarea [1 - pdp (Hy / Hp)] Pa. Din nou, alegerea unui cristal de Kc1: VAO, din moment ce (ku / kupr) = 0.9, din tabel. 6.3 se obtine ca pentru pomparea lampii se incarca sarcina termica
De 2 ori mai mare decât atunci când este pompat de la un laser cu diodă.
Sarcina termică redusă conduce la două favorabile SEQ-conse-: mai puțin formarea pronunțată a unei lentile termice și apariția birefringența induse de căldură în elementul activ, precum și la nivel SNI-zheniyu fluctuațiilor termice ale indicelui de refracție al mediului, la un anumit fluctuații de nivel al puterii pompei. Ambele efecte sunt importante din punct de vedere al obținerii unui laser vysokokachest venos fascicul de radiație în stare solidă într-un mod longitudinal și transversal singur.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: