Raota prinsipini o'rganish va tollazer lazerining xususiyatlari

Laboratoriya ishi №5

RAOTA PRINSIPINI O'RGANISh VA TOLLAZER LAZERINING XUSUSIYATLARI.

Ishning maqsadi: tolali lazer ishining fizik asoslarini o'rganish, lasing chegarasini aniqlash va tolali lazerning spektroskopik xususiyatlarini o'rganish.

Aksessuarlar: itterbium tolali lazer "Itlar-1080", quvvat o'lchagich, optik spektr analizatori. Adabiyot: [1, 9, 14 - 16].

NAZARIY KIRISh Optik tolalar lazerning faol vositasi sifatida

Elyaf lazerlari qattiq jismlarning bir turi, ammo ularning dizayni va ishlash xususiyatlarini aniqlaydigan bir qator xususiyatlarga ega. Elyaf lazerlarining faol vositasi sifatida optik tolalar, qoida tariqasida, qattiq holatdagi lazerlarda bo'lgani kabi, noyob tuproq aralashmalari bilan aralashtiriladi. Nasos nurlanishining va signalining tarqalishining to'lqin qo'llanmasi, ularning atrof-muhitning lateral yuzalari orqali nurlanishi tufayli yo'qotishlarni istisno qiladi. Bundan tashqari, optik tolalar ishlab chiqilgan bo'lib, ular yon sirt orqali samarali issiqlik tarqalishini ta'minlaydi va radiatsiya tarqalishining to'lqin yo'nalishi tabiati qattiq jism lazerning faol elementiga optik nasos paytida paydo bo'ladigan qattiq ob'ektiv ta'sirini istisno qiladi. Elyaf parametrlari chiqadigan nurlanishning geometrik parametrlarini ham ta'minlaydi.

To'lqinning nurlanishini tolaning sinishi ko'rsatkichi profili bo'yicha tarqalishi, ularning eng sodda tomoni sirt, samarali issiqlik tarqalishi. qaysi biri bosqichma-bosqich quyidagi ibora bilan tavsiflanganligini aniqladi:

5.1

bu erda n - sindirish ko'rsatkichi, a-yadroning radiusi - qoplamaning sinishi, tolalar yadrosining sinishi ko'rsatkichi, na tolasi. Tegishli profil shakl. 5.1.

Shakl: 5.1. Sinov indeksining qadamli profili.

Profil parametrlari nurlanishning tartib tarkibini, mos ravishda, lazer chiqish nurining geometriyasini aniqlaydi. Optik tolada tarqaladigan nurlanish parametrlari va to'lqin uzunligini bog'lash uchun normallashtirilgan chastota v kiritiladi:

bu erda Δn=n1-ncl, λ- tolaga tarqaladigan nurlanish to'lqin uzunligi.

V <2.405 ga to'g'ri keladigan to'lqin uzunliklari uchun bitta HE 1-rejim tolaga tarqaladi. HE1-rejim maydonining radial taqsimoti analitik echim bilan tavsiflanadi:

bu erda va - nolinchi tartibli Bessel va Hankel funktsiyalari, - to'lqin amplitudasi va w - o'zaro bog'liqlik bilan yadro va qoplamadagi tartib parametrlari:

(5.4)

Ushbu taqsimotni Gauss taqsimoti orqali yuqori aniqlik bilan taxmin qilish mumkin:

Bu yerda 1 / e darajadagi maydon taqsimotinin yarim engligi. W holati uchun. sinishi indeksining pog'onali profili, maydon taqsimotining taxminan yarim kengligi, rejim maydonining radiusi yadro radiusiga va V normallashtirilgan chastotaning funktsiyasi bilan bog'liq bo'lgan ifoda mavjud:

Tarqatish shakl. 5.2. Gauss taxminiga mos keladigan mayd

Shakl: 5.2. Gauss taxminida maydon taqsimoti.

Ko'pgina hollarda, faol tolalar silika shishasidan tayyorlanadi. Doping kvartsli shisha tolalari uchun aktivator ionini tanlash quyidagi omillar bilan belgilanadi: birinchidan, bu ion IQ ga yaqin spektral mintaqada radiatsion o'tishga ega bo'lishi kerak. P3 ionining energiya darajalari orasidagi energiya oralig'i 1100 sm-1 bo'lgan kvarts shishasidagi fonon energiyasidan oshib ketishi kerak.

Buning sababi shundaki, optik o'tish oralig'ida kichik energiya oralig'i bo'lgan energiya darajalarining mavjudligi nurlanishning bo'shashishiga olib keladi, lyuminesans ko'rinishini oldini oladi. Optik tolalarda faol nopoklik sifatida keng qo'llaniladigan noyob tuproq ionlari 1-jadvalda keltirilgan.

Ko'pgina hollarda, faol tolalar silika shishasidan tayyorlanadi. Dopingli kremniy asosidagi tolalar uchun aktivator ionini tanlash quyidagi omillar bilan belgilanadi: birinchidan, bu 41 ion spektrning IQ ga yaqin qismida radiatsion o'tishga ega bo'lishi kerak. P3-ionining energiya sathlari orasidagi energiya farqi silika oynasidagi foton energiyasidan oshib ketishi kerak, bu 1100 . Bunga nurli nurlanishning oldini oluvchi energetik nurlanmagan bo'shashish sabab bo'ladi. Optik o'tish oralig'ida kichik bo'shliqqa ega bo'lgan energiya darajalarining mavjudligi 1-jadvalga olib keladi.

Elyaf lazerlarida faol aralashmalar sifatida ishlatiladigan noyob tuproq ionlari

Aktiv ion
Luminescence	920-940, 1050-1100	1900- 2100	1530- 1600	1700- 1900	980- 1200