Главная | Обратная связь

Принцип действия лазера

Чтобы создать квантовый усилитель или генератор необходимо решить три основные задачи:

1. Подобрать рабочее (активное ) вещество с уровнями энергии Е₁ и Е_2, удовлетворяющими условию Е₂ – Е₁ = h ,

2. Перевести вещество в инверсное состояние, т.е. создать условие инверсионной населенности N₂ > N_1,

3. Обеспечить наиболее эффективное усиление с максимальной мощностью.

Принципиально можно обеспечить усиление в устройстве, показанном на рис.1.12.

рис.1.12

 

На рис.1.12 обозначено :

I₀ – интенсивность входного излучения,

I – интенсивность выходного излучения,

1 - волновод,

2 - активное вещество.

Интенсивность I на выходе устройства связана с интенсивностью I₀ на входе законом Бугера

I ( ) = I₀( ) exp - L, (2.1)

где -коэффициент ослабления излучения, зависящий от частоты ,

L – длина пути излучения в веществе.

Для усиления излучения необходимо выполнение условия <0, что обеспечивается созданием инверсной населенности энергетических уровней с помощью накачки.

Существует ряд причин, которые накладывают определенные ограничения на возможность усиления вынужденного излучения. Среди них основными являются:

· ограничения конструктивно- технологического характера, вызванные требуемыми ограниченными размерами активного вещества (L),

· ограничения, связанные с внутренними оптическими потерями в активном веществе из-за возникновения паразитных побочных излучений.

Для того, чтобы устранить эти оба ограничения, т. е. действующую эффективную длину L квантового усилителя, не увеличивая его размеров, и одновременно уменьшить потери на побочное излучение, в усилитель вводится положительная обратная связь, при которой часть усиленного сигнала по цепи обратной связи подается на вход усилителя.

Схема квантового усилителя с обратной связью представлена на рис.1.13.

 

 

рис.1.13