Мощность и к.п.д. генерации.

По аналогии с инжекционными лазерами предположим, что после преодоления порога увеличение происходит по линейному закону

где безрамерный параметр.

Учитывая, что полный поток генерируемого излучения связан с соотношением (19.27), с помощью (25.1), (25.2), (25.9) находим

Здесь

При увеличении длины активной области поток генерируемого излучения вначале возрастает, а затем стремится к пределу, равному

Предельное значение мощности генерации, согласно (25.13), в значительной степени определяется коэффициентом внутренних потерь и может достигать больших значений в оптически совершенных кристаллах, где мало.

Мощность генерации, отнесенная к единице длины, как функция имеет максимум. Приравнивая производную от по нулю, приходим к следующему соотношению:

где значение коэффициента усиления, которое было бы при отсутствии резонатора. Равенство (25.14), выраженное через и справедливо для инжекционных и твердотельных лазеров (§ 21).

Коэффициент полезного действия лазера равен

При постоянном уровне возбуждения значение достигает максимума, когда параметры активной среды удовлетворяют условию (25.14). С ростом накачки величина растет и стремится к пределу, равному

Как показано выше, в выражение для порога, мощности и к.п.д. генерации входят параметры . Эти же параметры определяют условия оптимального режима работы лазера (25.14) и максимальный коэффициент полезного действия. Приведенные формулы позволяют определить все параметры на основании экспериментальных данных. Одна из возможных схем эксперимента сводится к следующему.

1. Измеряется насыщение поглощения на частоте и определяется параметр нелинейности а.

2. Измеряется порог генерации при двух значениях Это позволяет по формуле (25.9) найти и выражение

в котором неизвестны только

3. Экспериментально находится значение соответствующее максимуму Тогда формула (25.14) будет вторым уравнением для

4. Производится измерение в абсолютных единицах и по формуле (25.13) рассчитывается

При экспериментальном определении лазерных параметров толщину генерирующего объема следует выбирать так, чтобы в пределах всей пластинки плотность возбуждающего света была практически постоянной. Это условие будет выполнено, если Найденные таким образом параметры, за исключением будут справедливы и для толстых пластин, так как они характеризуют свойства активного вещества и не зависят от уровня возбуждения.