Hệ phương trình tốc độ mô tả hoạt động của laser:[13]
( 0) ( ) 2 1 [ ] dN N I N N P t dt = −τ + − − (2.1) ( 0) 1 [ ] c dI I N I N N dt β τ = − − − − (2.2)
Với N là độ tích lũy trên trạng thái kích thích, N0 là độ tích lũy ban đầu và được khống chế bởi sự pha tạp và cấu trúc của laser diode. Hai hằng số thời gian τ2 và τc
tương ứng là thời gian sống trên trạng thái kích thích và thời gian trong buồng cộng hưởng. Thừa số β liên hệ với hình dạng cấu tạo của laser. P t( ) là xung bơm và I là dòng bơm cho laser.
(a) (b)
Hình 2.2. (a) Sự hoạt động xung của laser khi bơm mạnh, xung bơm là nét chấm,
nghịch đảo độ tích lũy là nét gạch, xung laser ra màu đỏ và cho 2 xung; (b) laser cho đơn xung khi xung bơm được tối ưu
Chúng tôi sử dụng β ≈10−3, τ2 =4 ns, τc =4 ps, P t( ) có dạng Gauss và có độ
tôi cho hai trường hợp khi xung bơm chỉ là ở trên ngưỡng và khi xung bơm cao hơn
đáng kể so với ngưỡng được thể hiện trong hình 2.2. Tính toán của chúng tôi chỉ ra rằng các laser hoạt động đơn xung có độ rộng ~ 60 ps khi xung bơm được tối ưu, không bơm quá cao so với ngưỡng.
2.1.1.2. Chế tạo và khảo sát các thông số của laser
Chúng tôi thiết kế mạch in và chế tạo nguồn nuôi cho laser, lắp laser vào nguồn nuôi và đặt toàn bộ laser trong vỏ nhôm chắc chắn (hình 2.3). Mạch in được thiết kế
hai lớp với một lớp được nối đất hoàn toàn, đồng thời mạch cũng được phủ nối đất
đảm bảo hoạt động tại tần số cao.