4.3. Выводы и основные результаты расчета
Подведем краткие итоги наших расчетов:
Импульсная мощность генерации при поперечной накачке и длительности импульса генерации 300 мкс равна 324,6 Вт, а средняя мощность генерации при поперечной накачке и частоте следования импульсов генерации ~ 1 кГц достигает значений равных 97,4 Вт.
Аналогичные выходные характеристики при продольной накачке имеют следующие значения:
- импульсная мощность генерации - 151,6 Вт,
- средняя мощность генерации - 45,3 Вт.
Таким образом, расчет нашей лазерной системы показал, что использование поперечной накачки более чем в два раза эффективней, чем использование продольной. Кроме того, конструктивная реализация поперечной накачки оказывается значительно проще. Основные потери выходной мощности обуславливаются низкой эффективностью ввода накачки в стержень. Для ее повышения необходимо дальнейшее усовершенствование способа ввода излучения накачки в активную среду.
4.4. Оценка влияния температуры диодных матриц накачки на выходные характеристики лазерного генератора.
Наибольшее влияние на эффективность работы генератора оказывают изменения температуры диодных матриц. Дело в том, что длина волны излучаемого ими света изменяется в сторону изменения температуры. Стержень YAG-Nd имеет наибольший коэффициент поглощения на длине волны равной 808,6 нм и очень чувствителен даже к малейшим ее изменениям.
Рис.52. Спектральное распределение поглощения YAG-Nd.
На рис.52. изображена зависимость коэффициента поглощения YAG-Nd от длины поглощаемого света, из которой хорошо видно, что полоса наибольшего поглощения очень узка. Коэффициент температурного сдвига центра линии практически одинаков для всех диодов и составляет значение dλ/dT≈0,3 нм/0С.
Следовательно, изменение температуры лазерных диодов на несколько градусов приведет к существенному изменению коэффициента линейного поглощения. Этот факт необходимо учитывать при выборе диодных матриц для боковой и продольной накачки. При работе мощных диодных матриц их температура с течением времени обязательно повысится на несколько градусов, что приведет к сдвигу спектра генерации в более длинноволновую сторону (если не принимать существенных мер по стабилизации их температуры). Именно поэтому система контроля температуры диодных матриц предусматривает возможность поддержания необходимой температуры с точностью ± 0.5 оС. Для смягчения теплового режима работы диодных матриц надо выбирать матрицы, максимум спектра излучения которых при комнатной температуре приходится на длину волны ~806 нм. Теоретическая зависимость коэффициента линейного поглощения от температуры приведена на рисунке 53.
Рис.53. Зависимость коэффициента линейного поглощения от температуры
Анализ этой зависимости позволяет определить оптимальный диапазон рабочих температур диодных матриц (298-3000К).
Практическая оценка влияния температуры диодных матриц на выходные характеристики генератора будет дана ниже в виде экспериментальных данных снятых при работе с разработанной и реализованной на практике конструкцией лазера с накачкой диодными матрицами.