Прошу помощи в расчете YAG:Nd лазера с пассивным затвором и диодной накачкой.

Уважаемые товарищи. Ознакомился с темами на форуме, к сожалению, ответа на свой вопрос не нашел. Ввиду того, что ряд участников излагают достаточно профессиональные доводы, решил обратиться с вопросами:
-Как рассчитать размеры активного элемента YAG легирование Nd до 1,4% ?(мне достаточно простого мат.аппарата, даже грубого, изучать вновь досконально курс квантовой физики ИТМО нет возможности).
-Как определить мощность элементов накачки для этого сердечника при продольной накачке (необходимое условие для резонанса, не могу для себя уяснить, какая мощность нужна и к объему или поверхности АЭ она рассчитывается).
Хочу собрать сам импульсный твердотельник. Мне для проверки одного прикладного тех. предположения необходим примитивный твердотельный импульсный лазер с пассивным затвором, частота 10-30 Гц., энергия импульса 7-15 мДж., длительность импульса 40-70 нс. В поле досягаемости имеются готовые сердечники, которые могут подойти, и могу разжиться диодными линейками 808 нм. импульсными до 250 мкс. Проблемы скудного бюджета и лимита по времени как и у всех, поэтому не хочу делать ошибочных движений.
Убедительная просьба "эрудитов", которые знают. что линзы из дерева не сделать и т.д., не острить тупыми концами!
Заранее благодарен.

 

Ой! Трудно осуществимая хотелка. Вот гляньте сюда: https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=51731

Параметры лазера в лазерной "свече зажигания" близки к тому, что Вам нужно.
Но это сложно и очень-очень затратно. Чтобы получилось, коллективы профи работали не один год. Насколько знаю, там АЭ керамический и это принципиально. Без такого керамического элемента с неоднородным распределением концентрации по длине элемента, скорее всего, ничего при продольной накачке не получится, ибо слишком много надо в торец вдуть. Понятно, что такое Вам недоступно совершенно.
Поэтому гораздо проще с традиционной ламповой накачкой.

 

Уважаемый Dobrogelatel есть такая книжка, как ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНИКИ, автор Байбородин, там на 131 странице есть графоаналитический метод расчета твердотельного импульсного лазера, рассказано как по графику определить размеры кристалла. Саму книжку я попробую прикрепить к этому сообщению. По Вашим вопросам могу сказать следующее. Метод продольной накачки применяется в маломощных твердотельных лазеров. Качается активный элемент прямо в торец. В Вашем случае необходимо брать мелкие элементы, если прям обязательно гранат с неодимом, то лично мне видеться стандартный элемент диаметром 3 мм и длиной 50 мм, если не критично, то гранат можно заменить ванадатом иттрия с неодимом, просто это дешевле, так как если я правильно понимаю денег у Вас на нормальные вещи нет, поэтому чтобы сократить затраты можно перейти на ванадат, даже в виде кубика, скажем 3/3/10 мм. Если же у Вас нет возможности купить, а Вам скажем предлагают добрые люди кристалл граната на выбор, то я бы выбрал кристалл самый маленький из стандартных размеров это 3/50, 5/50 мм. Брать кристалл больших размеров для продольной накачки смысла нет, так как мощных лазерные лазерные диоды тяжело достать, дорого это, а набирать скажем из диодов меньшей мощности это геморой, потому что надо все сводить в одну точку, громоздко получается. Для накачки потребуется лазерный диод Вт на 10 - 15. При частоте повторения импульсов 30 Гц и накачке 15 Вт (это 15 Дж/с) получаем около 500 Вт тепла нужно отводить. Чтобы снизить уровень тепловых потерь желательно длительность импульсов накачки делать равными времени жизни метастабильного уровня, у граната например это 200 мкс, делать импульс длине смысла нет, так как просто больше тепла надо будет отводить. Для модуляции добротности резонатора и получения Ваших 40 нс подойдет LiF фототропный затвор, лучше конечно использовать более современные кристаллы, например гранат с 4-х валентным хромом, но это дорого. Блин прикрепить книжку не могу, выходит ошибка - загружаемый файл слишком большой. Вот ссылка для скачивания книги: http://www.toroid.ru/baiborodinUV.html