Расчет импульсной и средней мощности генерации при поперечной накачке. 
";


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Расчет импульсной и средней мощности генерации при поперечной накачке.



 

    Исходные данные:

- концентрация атомов неодима в стержне YAG-Nd: 5∙1019 см-3

- размеры стержня: 3× 3 × 30 мм

- количество диодных матриц: 2 шт

- мощность импульса накачки для одной матрицы: 400 Вт

- длительность импульса накачки: 350 мкс

- частота следования импульсов накачки: 1000 Гц

- эффективность ввода накачки в стержень: 0,6

- длина волны накачки: 808,6 нм

- длина волны излучения: 1064,4 нм

- линейный коэффициент поглощения на длине волны 808,6 нм: -9,5 см-1

-коэффициенты поглощения зеркал резонатора: R1=1.0, R2=0.8.

 

Используя методику расчета, описанную выше, формируем цикл расчета в среде MathCad 14.

На графике внизу показана зависимость интенсивности проходящего сквозь кристалл света накачки от пройденного в нем расстояния.

 

Рис.46. Распределение интенсивности поперечной накачки.

I01, I02 – интенсивности излучения падающего на поверхность кристалла для первой и второй матриц соответственно.

Iвых1, Iвых2 – теряемая интенсивность, выходящая с противоположных сторон кристалла для первой и второй матриц соответственно.

 

Из формулы (13) получаем поглощенную стержнем интенсивность:

 

Ip=491,2 Вт/см2

 

Это значение будет нам нужно для расчета усиления в резонаторе, т.к. оно определяет начальный коэффициент усиления среды.

 

На следующем графике (рис.47) представлен процесс развития генерации с одного спонтанного фотона распространяющегося вдоль оси резонатора.

Рис.47. - Иллюстрация процесса развития генерации в резонаторе с зеркалами R1 =100% и R2= 80% при поперечной накачке.

 

График характеризует интенсивность лазерного излучения внутри резонатора, т.е. ту интенсивность, которая заперта между зеркалами резонатора. Под полными проходами подразумеваются проходы фотонами двух длин резонатора. Каждый резкий «спад» иллюстрирует выход 20% излучения через выходное зеркало. На графике хорошо видно, что интенсивность выходит на насыщение по мере прохождения приблизительно ~30-ти проходов в кристалле и достигает значения Imax.

На основании приведенного графика не составляет труда найти выходную интенсивность лазерного излучения. Действительно,

 

Ilaser = Imax∙(1-R2),

где R2 – коэффициент отражения выходного зеркала. Из расчета находим значение Imax = 18,04 кВт/см2, тогда интенсивность лазерного излучения Ilaser = 3,607 кВт/см2.

Зная интенсивность и площадь поперечного сечения активного элемента (фактически поперечное сечение светового потока!), найдем импульсную мощность лазера:

Pimp = Ilaser ∙ S,

 

где S – площадь испускающей грани кристалла. В нашем случае

 

Pimp = 324,6 Вт,

 

а энергия в импульсе генерации очевидно равна:

 

Еimp = Pimp. τг.

 

При длительности импульса генерации τг= 300 мкс импульсная энергия генерации равна Еimp ≈ 90 мДж.

Средняя мощность генерации может быть определена из следующего выражения:

Psred = Pimp ∙ f ∙ τг,

 

где f – частота следования импульсов генерации, τг – длительность импульса генерации (~300 мкс).

В нашем случае

Psred = 97,39 Вт

 

Одной из основных задач проекта является разработка лазерного генератора со средней выходной мощностью 50 – 100 Вт, поэтому приведенные результаты расчета вполне удовлетворяют условиям задания.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2020-12-09; просмотров: 169; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.215.186.30 (0.005 с.)