Расчетные модели усиления лазерного излучения в активной среде иодного лазера
Ерошенко В. А., Кондрашенко А. В. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. Тезисы докл. Междунар. математич. конф 1997. Вып.1. С. 21-22.
В расчетах усиления короткого импульса в активной среде, с вырожденными лазерными уровнями (такой средой является атомарный йод) часто используется квазиклассическая модель, являющаяся обобщением по аналогии уравнений для невырожденной двухуровневой системы. Для каждого разрешенного перехода вводится при этом своя поляризация, а инверсная населенность записывается с учетом статистических весов вырожденных уровней. Эта модель не является вполне последовательной, и в расчетах по ней появляются в некоторых случаях нефизические результаты (отрицательные населенности уровней). Последовательная модель должна основываться на уравнениях для полной матрицы плотностей; Для атома йода эта матрица имеет размерность 36 X 36. В работе на примере модельной трехуровневой системы с вырожденным нижним уровнем исследованы эффекты, связанные с переходом от полной модели к двухуровневой модели с вырожденным уровнем. Эти исследования показали, что в случае выраженного когерентного режима лишь полная модель дает физически корректные результаты. В то же время при не слишком глубоком заходе в когерентную область двухуровневое приближение дает очень хорошие результаты. В экспериментах на мощных йодных лазерных установках ”Искра-4” и ” Искра-5” в ряде случаев длительность импульса оказывается порядка времени фазовой релаксации. Таким образом, по крайней мере для контроля точности расчетов, а также для того, чтобы иметь возможность рассчитывать усиление лазерного импульса в присутствии постоянного магнитного поля, желательно иметь модель усиления лазерного импульса, основанную на использовании полной матрицы плотности атома йода размерности 36 х 36. Эта модель была реализована в программе ZSK.
|