СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ УСИЛЕНИЯ И ВРЕДНЫХ ПОТЕРЬ ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГОГЕНЕРАТОРА Советский патент 1971 года по МПК H01S3/00 

1-1зобретепие отпосптся к области квантовой электроники и предназначается для экспериментального определения важнейших параметров оптических квантовых генераторов: коэффициента усиления активной среды и коэффициента вредных нотерь резонатора.

Определение коэффициента усиления активной среды а и коэффициента вредных потерь -увр. обычно производилось раздельно. Прямой способ определения а заключается в нзмере1П1и увеличения интенсивности пучка света, прошедшего через накачанную активную среду. Величина -увр. входит слагаемым в выражение для определения полных потерь у оптического квантового генератора (ОКГ):

Y YIIOT.

где величина упот. (потери на прозрачность зеркал) может быть измерена спектрофотометрически но коэффициентам прозрачности зеркал. Потери увр зависят от множества факторов и являются сугубо индивидуальной характеристикой данного ОКГ. Как правило, способы определения увр основаны на связи выходной мощности или пороговой накачки с потерями резонатора. Аналитически эта связь может быть выражена только при введении целого ряда допущений, которые существенно уменьшают точность измерений.

Пзвестные методы определения а и увр обладают следующими недостатками: измеренный коэффициент усиления представляет собой усредненную характеристику активного вещества, в то время как актуальными являются коэффициенты усиления на генерирующих модах; при вычислении увр. делается целый ряд допущений, которые плохо вынолняются при проведении эксперимента; больщинство методов требует определения выходной мощности генерации в абсолютных единицах, что связано с необходимостью точной калибровки калориметров или фотонриемников и приводит к эксиериментальным ощибкам.

Описываемый способ позволяет одновременно определять коэффициенты усиления и вредных потерь для генерирующих мод ОКГ, и избавлен от вышеперечисленных недостатков,

так как в нем не используется аналитическая связь измеряемых параметров с характеристиками излучения, и, следовательно, не требуется проводить измерения энергии и мощности выходного излучения. Основной измеряемой

величиной при определении ее и узр. по данному способу является частота индуцированного излучения, которая может быть определена с высокой степенью точности; величина пороговой накачки ие входит в расчетные

веястза коэффициентов усиления и потерь

окг.

Описываемый способ определения коэффициентов усиления и вредных потерь оптического квантоБОго генератора осноаан на последовательном осуществлении генерации на двух различных частотах в пределах рабочей полосы люминесценции активной среды в селективном оптическом резонаторе. Искомые величины а я -увр. определяются с помощью двух последовательных опытов.

На чертеже показаны схема оптического резонатора для двух последовательных опытов, где 1 YI 2 - зеркала оптического резонатора, 3 - активный элемент, 4 - селектор-интерферометр.

При проведении первого опыта селектор-интерферометр настраивается на частоту vi в пределах полосы люминесценции. В предположении, для простоты, что коэффициенты отражения зеркал 1 и 2 одинаковы и равны 100% для fnop энергия накачки), условие самовозбуждения квантового генератора имеет вид;

a{vi) a(vo)g-(vi) увр, (2)

где a(vo) и a(vi) - коэффициенты уснлення активной среды на частоте максимума линии люминесценции при наличии g(vi) - фактор формы полосы люминесценции на частоте генерации Vi. Величина g(v) иредполагается известной для данного активного веи;ества; YDD. - коэффициент вредных потерь, рассчитанный на единицу длины активного тела. Во втором оныте производится нерестройка селектора иа другую частоту, например vo, и внесением в резонатор неселективных калиброванных потерь пороговая лакачка доводится до прежней величины пор. В этом случае условие самовозбуждения имеет вид:

a(vo) УВР+Д ПОТ, где AvnoT - вносимые калиброванные потерн.

Таким образом, получается система двух уравнений с двумя неизвестными a(vo) и Vp.p.:

(4)

Решение зтой системы дает следующие значения искомых величин:

л -

... /,, мЮТ

(5)

(oj - 1 - g (vi)

8 (-О

- л...

(6)

(ПОТ

1 - р- (v

Определенные но данному способу потери Yii. включают в себя потери за счет внесения селектора в резонатор ОКГ Дгссл:

Величина Дусел. может быть легко независимо определена путем уменьшения отражепня одного из зеркал резонатора без селектора до величины Rz, при которой пороговая накачка равна LaopТогда

AV - 1- . tn (7

-21 %,

где / - длилга активного элемента.

Предмет изобретения

Способ определения коэффициентов усиления и Бредни.; иотерь оптического квантового генератора, основанный на измерении порога ге;1ерацпн, отличающийси тем, что, с целью одновременього и более точного 0;1ределенпя коэффицнеитоз усиления и вредных потерь на ; :нерируемь х модах, осуществляют генерацию носледовательно на двух частотах, уравнивают 1,ороги генерации внесением неселектиспых контролируемых потерь и по усло;5кю равенства порога генерадин на двух частотах об искомых величинах.