59. Условия стационарной генерации (баланс фаз и баланс амплитуд).

; α- коэффициент усиления при плотности потока s.

При этом условие потери энергии компенсируется за счёт энергии получаемой световым пучком от активной среды. Т.к. лазер – есть оптический резонатор, то в теории лазеров широко используется теория колебаний. В связи с этим потеря энергии за период колебаний характеризуемой добротностью, т.е. отношением запасной энергии в системе к потерям за одно колебание: – добротность.

σ- площадь сечения пучка,

l – длинна резонатора.

- потери за период колебаний, т.е. за время ; v- скорость резонатора в среде.

Здесь учтено, что объёмная плотность энергии и складывается из равных объёмных плотностей 2х потоков энергии и движется в противоположном направлении.

– число стоячих волн (полуволн) в резонаторе. λ- длинна волны излучения.

Условие порога генерации:

Т.е. для осуществления генерации необходимо чтобы усиление на пути в было бы равно или больше величины обратной к добротности.

Порог генерации тем выше, чем меньше добротность, т.е. чем больше потери. А в сязи с этим для осевых лучей порог генерации достигается раньше и т.к. преимущественно с ними уносится энергия излучения лазера, то и само излучение сосредоточено в узком параллельном пучке лучей главным образом. Угол расходимости пучка определяется дифракцией.

60. Устройство и принцип работы лазеров. Роль оптического резонатора. Продольные и поперечные моды. Спектральный состав излучения лазеров. Применение лазеров.

(РИС) В этом резонаторе в соответствие с будет усиливаться световой поток. Одно из зеркал имеет мах возможный коэффициент отражения, а 2е - свет пропускает в заданной пропорции именуемый лазерным излучением.

В процессе излучения происходит потери света на отражение от зеркал, на рассеяние и дифракционные эффекты. В связи с этим для работы системы, в качестве генератора света следует обеспечить баланс между усилением светового потока при прохождении через активную среду и ослаблением за счёт перечисленных факторов, включая и само лазерное излучение.

Элементарный цикл работы лазера включает 2а последующих прохождения через активную среду и отражение от зеркал. Все потери энергии могут быть учтены коэффициентами отражения . Т.к. за цикл работы происходит 2а отражения света, то ослабление потока пропорционально произведению .

За один цикл свет в активной среде проходит путь в 2l, поэтому за один цикл усиление пропорционально 2lα. α- значение коэффициента усиления за один цикл.

Полное усиление s: где .

Генерация излучения начинается при условии, когда приобретённая световым потоком в активной среде энергия за цикл, превосходит, потери энергии включая и лазерное излучение. На пороге генерации плотность потока изменяет заселённостей уровней и поэтому для порога генерации: α= - коэффиц. усиления в отсутствии светов. потока.

2 - для порога генерации.