Главная > Оптика > Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Зависимость начального коэффициента усиления от скорости накачки.

На рис. 2.1 показана трехуровневая схема, тождественная схеме на рис. 1.9. В отличие от схемы рис. 1.9 в канале 2—1 имеют место дополнительные переходы, стимулированные излучением генерации. Вероятности этих переходов: (Рген — плотность генерируемого излучения).

Подставим (1.2.12) в (2.1.2) (положив для простоты и воспользуемся неравенством (1.2.15). В результате получим следующее выражение для начального коэффициента усиления:

Рис. 2.3

Здесь, напоминаем, — полное число активных центров в единице объема; — скорость накачки для рассматриваемой схемы. Используя связь между перепишем (2.1.12) в виде

где через обозначен множитель На рис. 2.2 показана зависимость описываемая выражением (2.1.13). Прямая соответствует уровню потерь. Пересечение кривой с осью абсцисс определяет порог по инверсии а пересечение с прямой — порог генерации Легко убедиться, что

Если то величина начального коэффициента усиления приближается к своему предельному значению

Сопоставим несколько кривых для разных значений (при этом будем полагать, что выполнено неравенство (1.2.15), предполагающее метастабильность уровня 2). На рис. 2.3 изображены четыре кривые, пронумерованные в порядке уменьшения . Из рисунка видно, что чем меньше (чем больше время жизни уровня 2), тем легче создать инверсию; однако при этом уменьшается предельное значение начального коэффициента усиления. Последнее обстоятельство как раз и отражает отмечавшуюся выше отрицательную сторону метастабильности верхнего рабочего уровня.

На рис. 2.3 проведена прямая , определяющая уровень потерь. Можно видеть, что при значении отвечающем кривой 4, генерация вообще невозможна (чрезмерное уменьшение величины А 21 привело к тому, что предельное значение начального коэффициента усиления оказалось

Рис. 2.4

ниже уровня потерь). Таким образом, нижняя граница значений определяется величиной потерь. Согласно (2.1.14) и (2.1.10) должно выполняться условие

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление