Режим модулированной добротности (режим генерации гигантских импульсов)

Допустим, что накачка осуществляется при низкой добротности резонатора (высоких потерях), так что генерация возникнуть не может. Тогда может быть достигнута максимальная для данной скорости накачки F2 разность населенностей $\Delta n_0$и в единице объема вещества запасена энергия $\Delta U_0 = h\nu_0 \Delta n_0 \approx h\nu_0 F_2 \tau_2$. Отметим, что при стационарном резонаторе с низкими потерями это значение $\Delta n_0$достигнуто быть не может, поскольку по достижении порога и возникновении генерации инверсия больше не растет, так как накачка, превышающая пороговую, уходит в лазерное излучение.Если эту запасенную энергию высветить в импульсе длительностью $\tau_{\Box}$, то получается удельная мощность $P_{\Box} = \frac{h\nu_0 F_2 \tau_2}{2\tau_{\Box}} = P_1 \frac{\tau_2}{2\tau_{\Box}}$поскольку $P_1 = h\nu_0 F_2 \tau_2$есть максимальная (с единицы объема) мощность в непрерывном режиме. При $\tau_{\Box} \ll \tau_2$можно получить существенный выигрыш в мощности.Режим модулированной добротности осуществляется следующим образом: по достижении максимальной инверсии добротность резонатора быстро увеличивается, потери уменьшаются и начинает развиваться генерация, проходя сперва линейный этап развития из спонтанного излучения, а затем быстрый нелинейный этап, за время которого запасенная в рабочем веществе энергия выплескивается в виде короткого (на практике до 3-10 нс) и мощного импульса. Типичные значения достигаемых мощностей соответствуют 107 - 108 Вт, рекордные - 1013-1015 Вт. Например, для рубинового лазера, дающего в режиме свободных колебаний Р = 103 Вт при $\tau_{\Box} = 10^{-3} c$, в режиме модулированной добротности $(\tau= 10 нс)$P = 108 Вт, то есть возрастает на 5 порядков.Быстрое включение добротности (изменение потерь от высоких к низким) можно осуществить различными способами: механическим, вращая одно из зеркал, или электооптическим, помещая в резонатор ячейку Керра, работу которой как затвора можно обеспечить подачей на нее напряжения.

О проекте

Мы создали этот проект для людей, которых интересует наука физика. Материалы на сайте представлены интересно и понятно.

Новые статьи

Солнечная энергия
Ведущим экологически чистым источником энергии является Солнце.
Энергия ветра
По оценке Всемирной метеорологической организации запасы энергии ветра в мире составляют 170 трлн кВт·ч в год.