Pasyviai moduliuotos kokybės IAG Nd lazerio tyrimas

Ištrauka

Pasyviai moduliuotos kokybės IAG:Nd lazerio tyrimas

Turinys
Darbo tikslas: 3
Darbo užduotys: 3
Kontroliniai klausimai: 3
Teorija: 4
1.Kokia neodimio lazerio energetinių lygmenų schema? 4
2.Kas yra lazerio kokybės moduliacija? 4
3.Aktyvi ir pasyvi lazerio kokybės moduliacija 5
4. IAG:Cr4+pasyvių kokybės moduliatorių veikimo principai 7
5.Lazerio impulsinė galia 8
6.Impulsų generacijos dinamika moduliuotos kokybės lazeryje 8
7.Kokybės moduliacijos lazerio spektriniai parametrai. Skirtumai tarp aktyvios ir
pasyvios kokybės moduliacijos lazerių 8
Laboratorinio darbo schema 9
Matavimų rezultatai 10
Išvados 14

Darbo tikslas:
Ištirti itrio aliuminio granato, legiruoto neodimio jonais, lazerio pasyviai moduliuotos kokybės
veiką ir išmatuoti jo spinduliavimo charakteristikas.

Darbo užduotys: 
1.Suderinti IAG:Nd lazerį be pasyvaus moduliatoriaus naudojant puslaidininkinį lazerį.
2.Nustatyti laisvos veikos slenkstinę energiją.
3.Išmatuoti generuojamą impulsų energijos priklausomybę nuo kaupinimo energijos.
4.Įstatyti IAG:Cr4+ pasyvų kokybės moduliatorių, kurio pralaidumas yra 80%, į lazerio rezonatorių
ir rasti kokybės moduliacijos veikos slenkstinę energiją.
5.Išmatuoti generuojamų milžiniškų impulsų energijos priklausomybę nuo kaupinimo energijos.
6.Rasti kaupinimo energijos sritis, kuriose lazeris generuoja 1, 2, 3, 4 milžiniškus impulsus.
7.Nustatyti kaupinimo energijų srityje, kurioje lazeris generuoja 2 ir 3 milžiniškus impulsus,
trukmių tarp 1 ir 2 impulsų bei tarp 2 ir 3 impulsų priklausomybę nuo kaupinimo energijos.
8. Pakartoti 4-7 punkto matavimus pasyviai moduliuojant kokybę su IAG:Cr4+ kristalais, kurių
pralaidumas yra 60% ir 40%.

Kontroliniai klausimai:
1.Kokia neodimio lazerio energetinių lygmenų schema?
2.Kas yra lazerio kokybės moduliacija?
3.Aktyvi ir pasyvi lazerio kokybės moduliacija.
4. IAG:Cr4+ pasyvių kokybės moduliatorių veikimo principai.
5.Lazerio impulsinė galia.
6.Impulsų generacijos dinamika moduliuotos kokybės lazeryje.
7.Kokybės moduliacijos lazerio spektriniai parametrai. Skirtumai tarp aktyvios ir pasyvios kokybės
moduliacijos lazerių.

Teorija:
1.Kokia neodimio lazerio 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.Kas yra lazerio kokybės moduliacija?
Kokybės moduliacijos ir modų sinchronizacijos veikos yra impulsinės,
nepriklausomai nuo kaupinimo tipo. Kokybės moduliacijos atveju lazeris generuoja keleto ar
keliasdešimt nanosekundžių (1 ns= 10−9 s) trukmės šviesos impulsus, kurių smailinė galia gali
siekti šimtus MW.
Kokybės moduliacijos metodo esmė yra kontroliuojamas rezonatoriaus nuostolių
(taigi, rezonatoriaus kokybės) valdymas. Tik įjungus kaupinimą, dirbtinai padidinami nuostoliai taip
smarkiai sumažinant rezonatoriaus kokybę. Tokiu būdu lazerinė generacija vykti negali, tačiau
aktyvusis elementas tuo metu efektyviai kaupia viršutinio lazerinio lygmens užpildą, taigi lazerinė
terpė veikia kaip energijos kaupiklis. Užpildos apgrąžai pasiekus maksimalią vertę, rezonatoriaus
kokybė staiga smarkiai padidinama (arba grąžinama į savo pradinę aukštą vertę). Tuomet stiprinimo
koeficientas staiga tampa milžiniškas (daug kartų viršija slenkstinę vertę), o spinduliuotės
intensyvumas rezonatoriaus viduje išauga labai greitai (praktiškai keleto rezonatoriaus apėjimų
metu) kartu "ištuštindamas" visą sukauptą viršutinio lygmens užpildą. Dažnai toks impulsas
vadinamas milžiniškuoju (gigantiškuoju).