レーザー技術のWISOPTICのヒント:レーザーダイナミクス

レーザー技術のWISOPTICのヒント:レーザーダイナミクス

レーザーダイナミクスとは、光パワーやゲインなど、時間の経過に伴う特定の量のレーザーの進化を指します。

レーザーの動的挙動は、キャビティ内の光場と利得媒質の間の相互作用によって決定されます。一般的に言えば、レーザー出力はゲインと共振空洞の違いによって変化し、ゲインの変化率は誘導放出と自然放出のプロセスによって決定されます(消光効果とエネルギー伝達プロセス)。

いくつかの特定の近似が使用されます。たとえば、レーザーゲインは高すぎません。連続光レーザーでは、レーザー出力間の関係 P とゲイン係数 g キャビティ内では、次の結合微分方程式を満たします。

WISOPTIC Tips of Laser Technology

どこ TR キャビティ内の1往復に必要な時間です。 l 空洞損失です、 gNS は(特定のポンプ強度での)小信号ゲインであり、 τg はゲイン緩和時間(通常は上限エネルギー状態の寿命に近い)であり、 Esat t利得媒質の吸収エネルギーを飽和させた。

連続波レーザーでは、最も懸念されるダイナミクスは、レーザーのスイッチング動作(通常は出力パワースパイクの形成を含む)と、動作プロセスに外乱がある場合の動作状態(通常は弛緩振動)です。これらの点で、異なるタイプのレーザーは非常に異なる動作をします。

たとえば、ドープされた絶縁体レーザーはスパイクや緩和振動を起こしやすいですが、レーザーダイオードはそうではありません。Qスイッチレーザーでは、動的な動作が非常に重要であり、パルスが放出されると、ゲイン媒体に蓄積されたエネルギーが大きく変化します。Qスイッチファイバーレーザーは通常非常に高いゲインを持ち、他にもいくつかの動的現象があります。これにより、通常、パルスは時間領域にいくつかの下部構造を持つようになります。 上記の式では説明できません。

同様の式は、パッシブモードロックレーザーにも使用できます。次に、最初の方程式は、可飽和吸収体の損失を説明するために追加の項を追加する必要があります。この効果の結果、弛緩振動の減衰が減少します。弛緩振動過程は減衰すらしないので、定常状態の解はもはや安定しなくなり、レーザーはいくつか 不安定 Qスイッチモードロックまたは他のタイプのQスイッチNS.


投稿時間:2021年8月10日