Математическая модель оценивания характеристик слоистого твердотельного лазера на красителях с оптической накачкой активной среды

Поляков В.Е., Емельянов А.В., Широбоков В.В., Михайлов А.А. Математическая модель оценивания характеристик слоистого твердотельного лазера на красителях с оптической накачкой активной среды // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 10. С. 24–34. http://doi.org/10.17586/1023­-5086­-2023-­90-­10­-24­-34

Polyakov V.E., Emel’yanov A.V., Shirobokov V.V., Mikhailov A.A. Mathematical model for estimating the characteristics of a layered solid­state dye laser with optical pumping of the active environment [In Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 10. P. 24–34. http://doi.org/10.17586/1023­5086­2023­90­10­24­34

V. E. Polyakov, A. V. Emel’yanov, V. V. Shirobokov, and A. A. Mikhailov, "Mathematical model for estimating the characteristics of a layered solid-state dye laser with optical pumping of the active environment," Journal of Optical Technology. 90(10), 575-581 (2023).  https://doi.org/10.1364/JOT.90.000575

Предмет исследования. В работе исследовались подходы к оцениванию инженерно­конструкторских и энергетических характеристик нового типа лазерных систем в виде объёмных цилиндрических и сферических оболочек (слоистых твердотельных лазеров). Цель работы. Разработка модели оценивания характеристик слоистого твердотельного лазера, содержащего активные среды, находящиеся в различных агрегатных состояниях. Метод. Для описания структуры поля светового пучка, формируемого в резонаторе, и определения апертуры зеркал генерирующего лазерного модуля использовалась известная модель гауссова пучка. Для расчёта выходных характеристик слоистого лазерного модуля использован метод решения классической системы балансных уравнений для четырёхуровневой активной среды. Основные результаты. Предложен новый способ конструирования лазерных систем в виде объёмных цилиндрических и сферических оболочек, секционированных лазерными модулями, соприкасающимися боковыми поверхностями. Проведён расчёт резонаторно­оптических и лазерно­динамических характеристик слоистого лазерного модуля, в результате которого получены значения геометрических характеристик резонатора и оптических элементов модуля, пиковые значения мощности импульсов генерации и накачки для случаев, когда источники накачки заполнены азотом или аргоном. Практическая значимость. Разработанная математическая модель позволяет путём изменения исходных данных о количестве слоёв и их толщине рассчитать, как структуру светового пучка в резонаторе, так и генерационные характеристики газового и твердотельного модуля в отдельности, а также при их комбинировании (в случае чередования твёрдых слоёв активной среды и газовых слоёв источников накачки).