Усилители лазерного излучения

– число Френеля.

Усилители лазерного излучения используются для 2 целей: увеличение энергии и получение высокого коэффициента усиления.

Режим линейного усиления – когда ΔN не меняется.

Уравнение Франца-Нодвига:

G₀ – усиление для слабого сигнала

E₂ E₁

Эффект обращения волнового фронта излучения применяется для компенсации фазовых оптических неоднородностей среды, через которую оно проходит. Проходит туда, обратно и полностью восстанавливается.

ВРМБ – вынужденное рассеяние Мандельштамма-Брюмена.

Спеклон – сгустки.

, инкремент gIl обычно равен 24..30.

Δν_ст – сдвиг частоты падающего излучения относительно рассеянного.

Электрострикция – деформация диэлектриков пропорционально квадрату напряженности электрического поля E. Обусловлена поляризацией диэлектриков в электрическом поле и есть у всех диэлектриков (твердых, жидких, газообразных). Ее следует отличать от обратного пьезоэффекта.

В изотропных средах наблюдается как изменение плотности под действием электрического поля и описывается формулой:

β – сжимаемость среды, ρ – плотность, ε – диэлектрическая проницаемость.

Вещества	g·102, см/МВт	τрел, нс	n	ρ, г/см3	ПДК, мг/м3	Vзв·10-9, см/с
Кварц плавленый	0,4	2,5	1,455	2,203	-	5,91
Ацетон	2,0	0,85	1,356	0,791	200	1,19
Бензол	1,8	0,55	1,494	0,879	5	1,49
Вода	0,48	0,42	1,330	0,997	-	1,48
Сероуглерод	13	22	1,614	1,262	1	1,25
4-х хлористый титан	1,7	0,7	1,577	1,726	1	1,03
4-х хлористый углерод	0,6	0,25	1,456	1,595	20	1,03

ПДК – предельно допустимая концентрация.

Диаметр сечения световода несколько мм.

Достоинства стекло:Nd

1. Высокая оптическая однородность и малые потери на неактивное поглощение => можно изготавливать большие элементы

2. Возможность изменять в значительных пределах важных для технологии стекла и конструирования лазеров физико-химических, спектрально-люминесцентных, -генерационных характеристик и выбора оптимального сочетания этих характеристик

3. Возможность реализации термооптических характеристик, минимально искажающих волновой фронт излучения. Возможность реализации нелинейных оптических свойств, обеспечивающих максимальные энергии для импульсов малой длительности

4. Более широкие полосы поглощения активатора, учлучшененная согласованность со спектром ламп накачки. Возможность устранения эффектов соляризации (изменения оптической прозрачности среды под длительным действием поляризации) за счет соответствующих добавок.

Недостатки:

1. На порядок меньше теплопроводность

2. Худшие механические свойства (микротвердость, упругость, прочность на изгиб) приводят при уменьшении удельной мощности к сильным термоискажениям активного элемента. Осуществляют стравлевание, закалку, ионный обмен

3. Большая ширина полос люминесценции и их неоднородность.

Свойство	Рубин	АИГ:Nd	Стекло:Nd
λТ, Вт/мК	23	14	0,3-13
Микротвердость, кГс/мм	2100-2400	1320-1380	300-600
Модуль упругости, 107 кГс/см2	4,25-4,6	0,294	0,05-0,09
Прочность на изгиб	3-6	1,75-2,1	0,3-0,8
, 10-6	1,0-1,4	9,86	-10..+10

Параметр	Силикат		Фосфат
n0	1,48-1,8		1,48-1,8
Коэффициент нелиейности n, 10-8 см2/В	1,4-2,0		0,9
КТР γт, 10-2 К-1	20-150		1047-1055
τ32, мкс	300-1000		300-600
σ·10-20, см2	0,9-3,0		1,8-4,7
W·107, К-1	38	27	0	6
P, 10-7 К-1	32	22	-2	-4
Q, 10-7 К-1	6	8	4	4,7
	ГЛС-1	ГЛС-2	ГЛС-22	ЛГСИ

Покрытия: TiO₂, ZrO₂, HfO₂, Ta₂O₅, SiO₂

Для импульса длительностью 10, 20 пс работает тепловой механизм разрушения. При более коротких импульсах ионизация ионов материала.

W_кр=А_с^-1/2 – для теплового механизма.

А – зависит от типов материала, включений, формы импульса.

59