Прибыль туда и обратно

Усиление туда и обратно относится к лазерной физике и лазерным резонаторам (или лазерным резонаторам ). Это коэффициент усиления, интегрированный вдоль луча, совершающего обход резонатора туда и обратно.

При работе в непрерывном режиме двустороннее усиление точно компенсирует как выходную связь резонатора, так и его фоновые потери.

Выигрыш туда и обратно в геометрической оптике

Как правило, коэффициент усиления туда и обратно может зависеть от частоты, положения и наклона луча и даже от поляризации света . Обычно мы можем предположить, что в какой-то момент времени при разумной частоте работы коэффициент усиления $~G(x,y,z)~$ является функцией декартовых координат $~x~$, $~y~$, и $~z~$. Тогда, предполагая, что геометрическая оптика применима, коэффициент усиления туда и обратно $~g~$ можно выразить следующим образом:

$~g=\int G(x(a),y(a),z(a))~{\rm {d}}a~$,

где $~a~$ — путь вдоль луча, параметризованный функциями $~x(a)~$, $~y(a)~$, $~z(a)~$; интегрирование производится по всему лучу, который должен образовывать замкнутый контур.

В простых моделях с плоской вершиной распределение накачки и усиления $~G~$ предполагается постоянным. В случае простейшего резонатора коэффициент усиления туда и обратно $~g=2Gh~$, где $~h~$ – длина полости; лазерный свет должен идти вперед и назад, это приводит к коэффициенту 2 в оценке.

При установившемся непрерывном режиме работы лазера коэффициент усиления туда и обратно определяется отражательной способностью зеркал (в случае стабильного резонатора ) и коэффициентом увеличения в случае неустойчивого резонатора ( неустойчивого резонатора ).

Параметр соединения

Параметр связи $~\theta ~$ лазерного резонатора определяет, какая часть энергии лазерного поля в резонаторе выходит при каждом обходе. Этот выходной сигнал может определяться коэффициентом пропускания выходного ответвителя или коэффициентом увеличения в случае нестабильного резонатора .

Потери туда и обратно (фоновые потери)

Фоновая потеря , двусторонняя потеря $~\beta ~$ определяет, какая часть энергии лазерного поля становится непригодной при каждом обходе; он может быть поглощен или рассеян.

При автопульсации коэффициент усиления поздно реагирует на изменение числа фотонов в резонаторе. В рамках простой модели двусторонние потери и выходная связь определяют параметры затухания эквивалентного генератора Toda .

В установившемся режиме коэффициент усиления $~g~$ точно компенсируют как выходную связь, так и потери:

$~\exp(g)~(1-\beta -\theta )=1~$.

Предполагая, что выигрыш невелик ( $~g~\ll 1~$), это соотношение можно записать следующим образом:

$~g=\beta +\theta ~$

Такое соотношение используется при аналитических оценках производительности лазеров. В частности, потери туда и обратно $~\beta ~$ может быть одним из важных параметров, ограничивающих выходную мощность дискового лазера ; при масштабировании мощности коэффициент усиления $~G~$ следует уменьшить (во избежание экспоненциального роста усиленного спонтанного излучения ), а коэффициент усиления туда и обратно $~g~$ должна оставаться больше, чем фоновые потери $~\beta ~$; это требует увеличения толщины пластины усиливающей среды ; при определенной толщине перегрев препятствует эффективной работе.

Для анализа процессов в активной среде сумма $~\beta +\theta ~$ также можно назвать «потерей». Это обозначение приводит к путанице, как только интересуешься, какая часть энергии поглощается и рассеивается, и какая часть такой «потери» на самом деле является желаемым и полезным выходом лазера.