10. Dao động kí số Tektronix TDS7154B, 1,5 GHz, 20 GS/s.
3.2 Kết quả đo đặc trưng công suất của hệ laser Nd:YAG phát liên tục
Từ sơ đồ thiết kế hệ laser Nd:YAG phát liên tục được bơm bằng laser diode công suất cao ATC, sử dụng cấu hình bơm dọc, với buồng cộng hưởng thẳng chúng tôi thu được một số kết quả bước đầu được mô tả trong hình 3.2.
Hình 3.2.Đặc trưng công suất của laser Nd: YAG phát liên tục theo công suất bơm
Từ đồ thị hình 3.2 ta có thể tính được hiệu suất quang và hiệu suất dốc của laser Nd:YAG liên tục như sau:
Hiệu suất quang của laser Nd: YAG liên tục: H = (3.2)
Hiệu suất dốc của laser Nd: YAG liên tục:
H’ = 0,31 = 31 % (3.3)
Với là công suất laser bơm (laser diode ATC)
Kết quả thực nghiệm cho thấy:
- Đối với laser Nd3+:YAG (khi R = 94 %) là: Pngưỡng≈ 600 mW. - Khi công suất bơm Pbơm < Pngưỡng thì công suất laser ra: Pout = 0
- Khi công suất laser bơm Pbơm > Pngưỡng thì công suất laser Nd:YAG ra Pout tăng tuyến tính theo công suất bơm (trong vùng khảo sát).
- Hiệu suất quang và hiệu suất dốc của laser Nd: YAG liên tục khi được bơm bằng laser diode là khá cao (so với việc bơm bằng đèn flash- H ≈ 2 ÷ 5 %).
Công suất bơm (mW) Cô ng su ất las er (m W ) P = Png
Các kết quả thu được có thể giải thích như sau:
+ Laser rắn Nd: YAG là laser hoạt động ở chế độ bốn mức năng lượng thì công suất phát xạ Pout của nó được biểu diễn theo biểu thức:
(3.4) Trong đó, Pout: công suất phát xạ của laser
η: hiệu suất bơm
E32: năng lượng giữa trạng thái 3 và trạng thái 2 (mức laser trên và mức laser dưới).
E41: năng lượng giữa trạng thái 4 và trạng thái 1 (năng lượng bơm)
Pbơm : công suất bơm
Png : công suất bơm ngưỡng
T : độ truyền qua của gương ra
α: mất mát trong BCH do tán xạ
Đại lượng E32/E14 gọi là hiệu suất lượng tử
Dựa vào công thức 3.4 ta thấy: nếu công suất bơm Pbơm lớn hơn công suất bơm ngưỡng Png thì công suất phát xạ của laser Pout tăng tuyến tính theo công suất bơm Pbơm. Còn khi công suất bơm Pp < Png thì công suất laser ra Pout = 0. Điều này là hoàn toàn phù hợp với kết quả thực nghiệm mà ta đã đo được. Bên cạnh đó ta tìm được mối quan hệ giữa công suất laser Nd:YAG và công suất laser bơm.
Hình 3.3. Công suất laser Nd3+ ra theo công suất laser bơm
Độ dốc αs của đường biểu diễn trên hình 3.3 là một trong những thông số quan trọng của một laser và gọi là hiệu suất dốc. Khi đó, ta có:
(3.5) Đại lượng E32/E14 gọi là hiệu suất lượng tử, là tỉ số năng lượng của một photon laser phát ra trên một photon bơm vào.