Генерационные характеристики квазитрехуровневого Nd : KGW-лазера с диодным возбуждением

Abstract

Отмечено, что эффективность генерации неодимового лазера по квазитрехуровневой схеме при накачке с различных подуровней основного состояния определяется главным образом параметрами кристаллической матрицы и существенно зависит от температуры. Проведено теоретическое исследование и сравнение энергетических характеристик излучения неодимового лазера с матрицами калий-гадолиниевого вольфрамата и иттриево-алюминиевого граната при генерации по такой схеме. Анализ выполнялся для модели лазера с торцовой накачкой лазерным диодом. Использовалась точечная модель активной среды, балансные уравнения решались методом Рунге – Кутты. Показано, что для матрицы калий-гадолиниевого вольфрамата эффективность генерации на порядок выше, чем для иттриево-алюминиевого граната, что обусловлено более высокими значениями концентрации ионов неодима и сечения поглощения. Пороговая мощность возбуждения в случае обеих матриц сильно зависит от энергии подуровня, с которого происходит поглощение, и увеличивается примерно на порядок при накачке с самого верхнего из возможных подуровней по сравнению с нижним, что связано с различной тепловой заселенностью всех подуровней основного состояния, определяемой температурой среды. Рассмотрено влияние температуры на параметры генерации лазера. Показано, что интенсивность излучения монотонно убывает, а пороговая мощность увеличивается с ростом температуры при накачке со всех подуровней.