Выигрыш в оба конца

Коэффициент усиления в оба конца относится к физике лазера и лазерным резонаторам (или лазерным резонаторам ). Это усиление, интегрированное по лучу, которое совершает круговой обход в резонаторе.

При работе в непрерывном режиме коэффициент усиления в обоих направлениях точно компенсирует выходную связь резонатора и его фоновые потери. ^{[ требуется разъяснение ]}

Коэффициент усиления в геометрической оптике туда и обратно [ править ]

Как правило, усиление в оба конца может зависеть от частоты, положения и наклона луча и даже от поляризации света . Как правило, мы можем предположить , что в какой - то момент времени, при разумной частоте работы, усиление является функцией декартовых координат , и . Тогда, предполагая, что геометрическая оптика применима, усиление при прохождении туда и обратно может быть выражено следующим образом:${\ Displaystyle ~ G (х, у, г) ~}$ ${\ Displaystyle ~ х ~}$${\ displaystyle ~ y ~}$${\ Displaystyle ~ г ~}$${\ displaystyle ~ g ~}$

${\ Displaystyle ~ г = \ int G (х (а), y (а), z (а)) ~ {\ rm {d}} а ~}$,

где находится путь вдоль луча, параметризованных с функциями , , ; интегрирование проводится по всему лучу, который должен образовывать замкнутый контур. ${\ Displaystyle ~ а ~}$${\ Displaystyle ~ х (а) ~}$${\ Displaystyle ~ у (а) ~}$${\ Displaystyle ~ г (а) ~}$

В простых моделях предполагается, что распределение накачки и усиления по плоской вершине является постоянным. В случае простейшего резонатора коэффициент двустороннего действия , где - длина резонатора; лазерный луч должен двигаться вперед и назад, это приводит к коэффициенту 2 в оценке.${\ displaystyle ~ G ~}$${\displaystyle ~g=2Gh~}$${\displaystyle ~h~}$

В стационарном режиме работы лазера с непрерывной волной коэффициент усиления определяется коэффициентом отражения зеркал (в случае стабильного резонатора ) и коэффициентом увеличения в случае нестабильного резонатора ( нестабильный резонатор ).

Параметр сцепления [ править ]

Параметр связи лазерного резонатора определяет, какая часть энергии лазерного поля в резонаторе уходит при каждом обходе. Этот выходной сигнал может определяться коэффициентом пропускания выходного ответвителя или коэффициентом увеличения в случае нестабильного резонатора . ^[1]${\displaystyle ~\theta ~}$

Потеря приема-передачи (потеря фона) [ править ]

Потеря фона , из потери туда-обратно определяет, какая часть энергии лазерного поля становится непригодным для использования на каждом туда-обратно; он может абсорбироваться или рассыпаться.${\displaystyle ~\beta ~}$

При автопульсации коэффициент усиления соответствует изменению количества фотонов в резонаторе. В простой модели потери при прохождении туда и обратно и выходная связь определяют параметры демпфирования эквивалентного генератора Тоды . ^{[2] [3]}

В установившемся режиме усиление в обоих направлениях точно компенсирует выходную связь и потери:${\displaystyle ~g~}$

${\displaystyle ~\exp(g)~(1-\beta -\theta )=1~}$.

Предполагая, что коэффициент усиления небольшой ( ), это соотношение можно записать следующим образом:${\displaystyle ~g~\ll 1~}$

${\displaystyle ~g=\beta +\theta ~}$

Такое соотношение используется в аналитических оценках характеристик лазеров. ^[4] В частности, потери при передаче туда и обратно могут быть одним из важных параметров, ограничивающих выходную мощность дискового лазера ; при масштабировании мощности, коэффициент усиление должно быть уменьшено (для того , чтобы избежать экспоненциального роста в усиленном спонтанном излучении ), и коэффициент усиление туда-обратно должно оставаться больше , чем потери фона ; для этого необходимо увеличить толщину пластины усиливающей среды ; при определенной толщине перегрев мешает эффективной работе. ^[5]${\displaystyle ~\beta ~}$${\displaystyle ~G~}$${\displaystyle ~g~}$${\displaystyle ~\beta ~}$

Для анализа процессов в активной среде сумму можно также назвать «убытком». ^[1] Это обозначение приводит к путанице, как только кто-то интересуется, какая часть энергии поглощается и рассеивается, и какая часть таких «потерь» на самом деле является желательной и полезной мощностью лазера.${\displaystyle ~\beta +\theta ~}$

Ссылки [ править ]