Laisvos veikos kietakūnio IAG Nd lazerio tyrimas

Ištrauka

LAZERIŲ FIZIKOS LABORATORINIAI DARBAI
Laisvos veikos kietakūnio IAG:Nd lazerio tyrimas

Turinys
Darbo tikslas: 2
Darbo užduotys: 3
Teorija: 3
1. Neodimio jonų, esančių IAG matricoje, energetinių lygmenų schema 3
2. Kaip realizuojama energetinių lygmenų užpilda, užpildos apgrąža IAG:Nd lazeryje?
4
3. Kas yra laisvoji veika? 5
4. Kas yra tangentinis efektyvumas? 5
5. Laikiniai laisvos veikos lazerio parametrai 5
6. Lazerio naudingo veikimo koeficientas 6
Laboratorinio darbo schema 6
Matavimų rezultatai 7
Išvados 16

Darbo tikslas:
Ištirti itrio aliuminio granato, legiruoto neodimio jonais, lazerio laisvąją veiką bei išmatuoti jo
spinduliavimo charakteristikas.

Darbo užduotys:
1. Suderinti IAG:Nd lazerį su išvadiniu veidrodžiu, kurio atspindžio koeficientas yra 84 %,
naudojant puslaidininkinį lazerį.
2. Nustatyti laisvos veikos slenkstinę energiją.
3. Išmatuoti generuojamą impulsų energijos priklausomybę nuo kaupinimo energijos.
4. Išmatuoti generacijos slenksčio priklausomybę nuo rezonatoriaus nuostolių.
5. Nustatyti optimalų išvadinio veidrodžio atspindžio koeficientą (I dalis).
6. Pakartoti 1-3 punkto matavimus naudojant išvadinį veidrodį, kurio atspindžio koeficientas yra 44%.
7. Pakartoti 1-3 punkto matavimus naudojant išvadinį veidrodį, kurio atspindžio koeficientas yra 24%.
8. Nustatyti lazerio tangentinį efektyvumą.
9. Nustatyti nenaudingų rezonatoriaus nuostolių dydį.
10. Rasti koeficiento K reikšmę, apskaičiuoti silpno signalo stiprinimo koeficientą g0 ir stiprinimą
vieno praėjimo metu G0.
11. Nustatyti optimalų išvadinio veidrodžio atspindžio koeficientą (II dalis).
12. Įvertinti kaupinimo efektyvumą.
13. Apskaičiuoti slenkstinę užpildos apgrąžos reikšmę ir užpildos apgrąžos išnaudojimo koeficientą.
14. Raskite soties energijos srautą.

Teorija:
1. Neodimio jonų, esančių IAG matricoje, energetinių lygmenų schema.
1 pav. Neodimio jonų, esančių IAG matricoje, energetinių lygmenų schema.
Kaip matyti iš energijos lygio diagramos, Nd lazeriai yra keturių lygių lazeriai. Nd
jonai turi dvi sugerties juostas, o sužadinimas atliekamas optiniu kaupinimu arba impulsinių lazerių
blykstėmis, arba ištisinių bangų lazerių lanko lempomis. Iš šių sužadintų energijos lygių Nd jonai
perkeliami į viršutinį lazerio lygį ne spinduliavimo perėjimu. Stimuliuojama emisija yra nuo
viršutinio lazerio lygio iki žemesnio lazerio lygio, o spinduliuojamų fotonų bangos ilgiai yra
maždaug 1,06 [mm]. Iš žemesnio lygmens lazerio, ne spinduliavimo perėjimas prie žemės lygio.
2. Kaip realizuojama energetinių lygmenų užpilda, užpildos apgrąža IAG:Nd lazeryje?
Kaupinimas vyksta iš 1-o lygmens į 4-ąjį. Žemesnis iš lygmenų (2-asis), tarp kurių
vyksta lazerinis šuolis, turi būti ištuštinamas dėl nespindulinių šuolių į pagrindinį lygmenį greičiau,
negu užpildomas šuoliais iš viršutinio lazerinio lygmens. Aukštesnio lazerinio lygmens (3-ojo)
užpildymas dėl nespindulinių šuolių iš 4-o lygmens turi būti greitas (2 pav.). Kaupinimo
spinduliuotė, labai pakeisdama pagalbinio (nelazerinio) šuolio lygmenų užpildą, sudaro užpildos
apgrąžą tarp lygmenų, susietų su pagalbiniais lygmenimis nespinduliniais šuoliais.