3. Энергетические характеристики и кпд лазера

Выходными энергетическими характеристиками для импульсного лазера является энергия импульса, а для непрерывного - мощность. При достижении пороговой населенности выходная энергия все еще равна нулю. Величина энергии выхода определяется превышением заселенности метастабильного уровня над пороговым.

Коэффициент полезного действия лазера можно определить как отношение энергии выхода к энергии накачки. Практически нужно определять КПД, рассматривая энергию накачки как энергию, потребляемую лазером на электрическом входе. В этом случае в КПД следует включить коэффициенты, являющиеся КПД промежуточных систем, в частности b - коэффициент преобразования электрической энергии в лучистую энергию при оптической накачке; КПД оптической системы, зависящий от конструкции оптической системы; коэффициент использования излучения лампы накачки в спектральной области поглощения активной среды.

4. Ионы-активаторы

В лазерах, рабочим которых служат ионные кристаллы, активаторами, обеспечивающими необходимую систему уровней, являются либо специально вводимые в кристалл примеси, либо собственные ионы. Часто это ионы, вводимые в кристалл в виде примесей, реже - ионы, входящие в химическую формулу данного кристалла или собственные точечные дефекты.

5. Требования, предъявляемые кристаллам

Требования, предъявляемые к кристаллам, которые используются как активные лазерные среды, вытекают из условий работы этих кристаллов и особенностей технологии изготовления лазерных элементов.

1. Лазерный кристалл должен содержать ионы-активаторы, обладающие необходимой для генерации света системой энергетический уровней. Ионы-активаторы могут входить в кристалл в качестве основных компонентов, как, например, в кристаллах (Y, Er)₃Al₅O₁₂, KNdP₄O₁₂ и NdAl₃[BO₃]₄, или в качестве ионов замещения

2. Естественным является требование прозрачности кристаллической матрицы в области длин волн накачки и излучения лазера. В противном случае КПД лазера будет снижен из-за поглощения полезно излучения самой кристаллической матрицей.

3. Высокая механическая прочность кристалла снижает вероятность его растрескивания под воздействием механических напряжений, которые могут возникать не только из-за термической неоднородности, но и из-за чисто механических причин при установке лазерного элемента в квантрон. Механические свойства кристалла важны и при механической обработке. Известно, что при твердом материале легче обеспечить высокий класс механической обработки.

4. Лазерный кристалл в квантроне конструкционно сопрягается с другими материалами. При таком сопряжении в условиях меняющейся температуры следует учитывать коэффициенты термического расширения и лазерных, и конструкционных материалов.

5. Последним по порядку, но не по важности является требование достаточной технологичности кристалла. В термин "технологичность" входит очень широкий круг свойств и особенностей, позволяющих получать кристалл с требуемыми качествами и приемлемыми экономическими характеристиками при современном уровне технологии.

Возможность практического применения кристалла определяется сочетанием вышеназванных свойств. Для того или иного специального применения приходится отступать от некоторых требований. Например, щелочно-галоидные кристаллы обладают весьма низкими механическими характеристиками, но уникальные свойства их центров окраски делают их перспективными для создания лазеров с перестраиваемой частотой и фотохромных модуляторов света.