кої (порядку наносекунд) безвипромінювальної релаксацією в основний стан, а різниця між енергіями рівнів 4I11/2 і 4I9/2 майже на порядок величини більше, ніж кТ. Звідси випливає, що теплове рівновагу між цими двома рівнями встановлюється дуже швидко і згідно статистикою Больцмана рівень 4I11/2 в хорошому наближенні можна вважати практично порожнім. Таким чином, цей рівень може бути прекрасним кандидатом на роль нижнього лазерного рівня.
Зі сказаного вище ясно, що в кристалі Nd: YAG перехід 4F3/2 Г 4I11/2 добре підходить для отримання лазерної генерації в чотирирівневої схемою. Насправді необхідно брати до уваги наступне; Рівень 4F3/2 розщеплений електричним полем усередині кристала (ефект Штарка) на два сильно пов'язаних підрівня (R1 і R2), розділених енергетичним зазором ДЕ = 88 см-1. Рівень 4I11/2 також розщеплений внаслідок ефекту Штарка на шість підрівнів. Виявляється, що лазерна генерація зазвичай відбувається з підрівня R2 рівня 4F3/2 на певний підрівень рівня 4I11/2, оскільки цей перехід має найбільшим значенням перетину переходу (Пѓ = 8,8-10-19 см2). Цей перехід має довжину хвилі О» = 1,064 мкм (ближній ІЧ. діапазон). Однак необхідно нагадати, що, оскільки підрівні R1 і R2 сильно пов'язані, при всіх обчисленнях використовують ефективний перетин Пѓ21 = 3,5 * 10-19 см2. Слід також зауважити, що, використовуючи в резонаторі лазера підходящу дисперсійну систему генерацію можна отримати на багатьох інших довжинах хвиль, відповідних різним переходам: 4F3/2 Г I11/2 (О» = 1,05-1,1 мкм), 4F3/2 Г I13/2 (О» = 1,3 9 мкм-найбільш інтенсивна лінія в цьому випадку) і переходу 4F3/2 Г I11/2 (О» близько 0,95 мкм). Крім того, варто згадати, що лазерний перехід з О» = 1,06 мкм при кімнатній температурі однорідно розширені внаслідок взаємодії з фононами решітки. Відповідна ширина О”ОЅ = 6,5 см-1 = 195 ГГц при температурі T = 300 К. Це робить Nd: YAG дуже підходящим для генерації в режимі синхронізації мод. Велике час життя верхнього лазерного рівня (t = 0,23 мс) дозволяє Nd: YAG бути досить гарним для роботи в режимі модульованої добротності. Nd: YAG лазери можуть працювати як у безперервному, так і в імпульсному режимі. В обох випадках зазвичай використовуються лінійні лампи в схемах з одноелліпсним освітлювачем, з близьким розташуванням лампи і кристала або з многоелліпсним освітлювачем. Для роботи в імпульсному і безперервному режимах застосовуються відповідно ксенонові лампи середнього тиску (500 - 1500 мм рт. ст.) і кріптоновие лампи високого тиску (4 - 6 атм). Розміри стрижнів зазвичай такі ж, як і у рубінового лазера. Вихідні параметри Nd: YAG-лазера виявляються наступними: в безперервному многомодовом режимі вихідна потужність до 200 Вт; в імпульсному лазері з великою швидкістю повторення імпульсів (50 Гц) середня вихідна потужність порядку 500 Вт; в режимі модульованої добротності максимальна вихідна потужність до 50 МВт; в режимі синхронізації мод тривалість імпульсу до 20 пс. Як в імпульсному, так і в безперерв...
