це поглощательная переходи іонів Tm 3 + . З графіків видно, що спектр сильно залежить від концентрацій допра елемента.
В
Рис. 3.2. Спектри пропускання двох зразків кристала CaF 2 в діапазоні накачування
В
Рис. 3.3. Спектри пропускання двох зразків кристала CaF2 в діапазоні генерації
На основі отриманих графіків нами був зроблений висновок про можливість використання наявної лінійки діодних лазерів (середня потужність до 30 Вт, довжина хвилі випромінювання 795 нм) для накачування даного кристала, а по спектру пропускання кристала в області переходу 3F4 В® 3H6 були зроблені теоретичні передбачення про можливу області генерації лазера. Про це мова піде нижче. br/>
2.2 Дослідження спектрально-оптичних характеристик у діапазоні генерації
Генерація відбувається при переходах іонів Tm 3 + на штарковскіе підрівні основного стану (рис. 3.1). Таким чином, лазер на основі кристала Tm: CaF2 працює за квазітрехуровневой схемою. Населеності штарковскіх підрівнів, що знаходяться в термодинамічній рівновазі, можна знайти як:
, (3.1)
де i - номер підрівня, Nm - населеність енергетичного рівня, gmi - статистичний вага підрівня, Fmi - больцманівська фактор, що дорівнює:
, (3.2)
де i - номер підрівня, T - температура кристала, k - постійна Больцмана. Статсумма для рівня m Zm визначається за формулою:
(3.3)
Будемо вважати, що gmi = 1 для всіх підрівнів.
Інтенсивність випромінювання, що проходить через робочу середу довжиною l , має експонентну залежність:
, (3.4)
де nн, nв gн, gв - населеності і кратності виродження нижнього і верхнього рівнів лазерного переходу, а - переріз переходу.
множники показника експоненти
(3.5)
називають інкрементом (або коефіцієнтом посилення), якщо, а в разі, коли - декрементом (або коефіцієнтом поглинання, взятим зі знаком В«-В»).
Позначимо для простоти рівень 3H6 як рівень 1, а 3F4 як рівень 2. Внаслідок того, що нижній і верхній рівні лазерного переходу в кристалі Tm: CaF2 розщеплені, а їх населеність розподілена згідно (3.1), рівняння (3.5) виглядає наступним чином:
, (3.6)
де N1 і N2 - населеності, а F1 і F2 - больцманівських фактори рівнів 1 і 2, які визначаються згідно (3.2).
Для зручності визначення посилення і втрат часто вводяться ефективні перетину:
і (3.7)
Тоді ефективні перерізи випромінювання і поглинання пов'язані співвідношенням:
, де, (3.8)
де DE - різниця енергій нижніх штарковскіх підрівнів рівнів 1 і 2...
