Тема: Помогите новичку с теорией

[MaryAnt]

Друзья, такой вопрос.
У какого лазера в режиме модуляции добротности при превышении начального коэффициента усиления над порогом в 2 раза при прочих равных условиях энергия генерации будет больше? И как это связано с сечением рабочего перехода активной среды (указаны в скобках)? 

Nd:YAG (5*10^-19)
Неодимовое стекло (2 *10^-20)
Рубиновый лазер (2 *10^-19)
Nd:YALO3 (1,5*10^-19)

[Gall]

Давайте подумаем. Я готовый ответ давать не буду, задачи существуют для того, чтобы учиться их решать. Но мысли направлю в нужную сторону.

Для начала вспомним, что такое вообще порог, который мы собрались превышать, и от чего он зависит. Фотон либо потеряется по дороге, либо усилится. Вероятность того, что он усилится, мы выражаем в терминах сечения взаимодействия, того самого. И главный вопрос, над которым надо подумать: вот у нас есть вещества с разными сечениями взаимодействия, у них тогда наверное и пороги генерации разные будут? У чего больше и почему?

Еще подумаем о коэффициенте начального усиления. Каким способом мы его можем регулировать? Что надо сделать, чтобы он стал больше? Если мы его сделали вдвое больше, чем порог генерации, то как мы этого добились?

[MaryAnt]

Для начала вспомним, что такое вообще порог, который мы собрались превышать, и от чего он зависит. Фотон либо потеряется по дороге, либо усилится. Вероятность того, что он усилится, мы выражаем в терминах сечения взаимодействия, того самого. И главный вопрос, над которым надо подумать: вот у нас есть вещества с разными сечениями взаимодействия, у них тогда наверное и пороги генерации разные будут? У чего больше и почему?

Исправьте, пожалуйста, если не правильно рассуждаю: Порог генерации наступает, когда коэффициент усиления = коэффициенту всех потерь. При этом, коэффициент усиления прямо пропорционален инверсии и сечению перехода. Из этого: порог будет меньше у среды с большим сечением и в четырехуровневой системе?

Еще подумаем о коэффициенте начального усиления. Каким способом мы его можем регулировать? Что надо сделать, чтобы он стал больше? Если мы его сделали вдвое больше, чем порог генерации, то как мы этого добились?

Чтобы увеличить коэффициент начального усиления, нужно увеличить потери системы и накачивать, накачивать, накачивать?

[Gall]

Первое - верно. Второе - коэффициент усиления с потерями не связан (он сам по себе, потери сами по себе), остальное верно.

Уже на пальцах, без единой формулы, начинает получаться верный ответ задачи. Формулами это можно доказать строго, но самое главное - это почувствовать нужную взаимосвязь. Чтобы выбрать нужные формулы. Явление сложное, но бухгалтерия энергии в нем простая.

[MaryAnt]

Уже на пальцах, без единой формулы, начинает получаться верный ответ задачи.\

А как связать порог с энергией генерации?   

[Gall]

А как связать порог с энергией генерации?   

Если мы не достигли порога, чему равна энергия? - Нулю.
А на самом пороге чему равна? - Да вообще-то тоже нулю.

И дальше вспоминаем закон сохранения энергии. И не забываем про КПД, не вся энергия пойдет на выход.