Влияние матрицы на характеристики квазитрехуровневого неодимового лазера при стационарной генерации

Abstract

Проанализированы генерационные характеристики неодимового лазера с квазитрехуровневой схемой для наиболее распространенных кристаллических матриц. Матрица, в которой находятся ионы неодима, определяет основные параметры активной среды – величину штарковского расщепления уровней, время жизни возбужденного состояния, концентрацию ионов неодима, сечений поглощения и излучения. Теоретическое исследование энергетических характеристик излучения такого лазера с различными матрицами проведено для стационарного режима генерации. Анализ выполнялся для модели лазера с продольной диодной накачкой. Показано, что максимальный КПД имеет неодимовый лазер с матрицей калий-гадолиниевого вольфрамата (KGW), следующие по эффективности матрицы – ванадат гадолиния и ванадат иттрия. Наиболее низкую эффективность демонстрируют матрицы из оксида иттрия, иттриево-алюминиевого перовскита (YAP) и гадолиниево-галлиевого граната (GGG). Самый низкий порог генерации имеют лазеры с матрицами иттриево-алюминиевого граната (YAG) и ванадата гадолиния (GVO). = The analysis of the output characteristics of a neodymium laser with a quasi-three-level scheme for most common crystalline matrices is presented. The matrix containing neodymium ions governs the basic parameters of an active medium: the value of Stark level splitting, lifetime of the excited state, maximal concentration of neodymium ions, absorption and emission cross-sections. The energy characteristics of radiation from such a laser with different matrices in the stationary mode of generation have been studied theoretically. The modeling has been performed for an end-pumped laser. It has been shown that the efficiency is at maximum for a neodymium laser with potassium-gaddinium tungstate (KGW) matrix, it is lowering for gadolinium and yttrium vanadates, being minimal for the matrices of yttrium oxide, yttrium aluminium perovskit (YAP), and gadolinium gallium garnet (GGG). The lowest lasing threshold is characteristic for lasers with yttrium aluminium garnet (YAG) and gadolinium vanadate (GVO) matrices.