Эти параметры и характеристики определяют свойства лазера как прибора. Дадим их краткую характеристику.
Коэффициент полезного действия представляет собой отноше-ние энергии генерации к электрической (или какой-либо другой) энер-гии, потребляемой источником накачки.
Потребляемая мощность (энергия) характеризует возможностьработы лазера в системах с ограниченным энергоснабжением.
Рабочая температура, при которой функционирует активный эле-мент или другие части лазера, определяет необходимость системы ох-лаждения. В свою очередь, система охлаждения является важным огра-ничивающим фактором при использовании лазеров в полевых условиях и на борту летательных аппаратов.
Время готовности лазера к работе –время,необходимое для до-стижения лазером номинальных значений параметров излучения с мо-мента его включения. Оно зависит от требований, которые предъявля-ются к параметрам излучения. Время непрерывной работы – время, в течение которого лазер работает до его выключения.
Ресурс работы (долговечность, срок службы) лазера –время ра-боты до выхода из строя одного из основных элементов лазера. Оно является одним из основных экономических критериев качества лазера.
Габариты и масса лазера, как правило,определяются отдельнодля излучателя лазера, который содержит активный элемент и резона-тор, и системы накачки, которая преобразует энергию внешнего источ-ника к виду, необходимому для подачи на активный элемент лазера.
Стабильность параметров и характеристик лазерного излучения
Параметры и характеристики лазерного излучения не остаются строго постоянными во времени. После включения лазера проходит некоторое время, прежде чем параметры и характеристики излучения достигнут некоторых номинальных значений. Во время работы лазера изменения номинальных параметров носят характер случайных колеба-ний (флуктуаций) вокруг некоторых средних значений. По мере старе-ния лазера величина средних значений постепенно меняется. Для неко-
торых лазеров большое значение имеет воспроизводимость параметров от включения к включению.
Причинами изменения мощности (энергии) излучения являются нестабильность системы накачки, разъюстировка резонатора, измене-ние инверсной населенности по объему активного элемента и т.д. В га-зовых лазерах флуктуации выходной мощности достигают нескольких десятков процентов. Применение способов пассивной и активной ста-билизации позволяет получить величину флуктуации до сотых долей процента в течение нескольких часов.
Изменение длины волны излучения лазера происходит вследствие изменения температуры активного элемента (в твердотельных и полу-проводниковых лазерах), а при работе в одночастотном режиме – вслед-ствие изменения оптической длины резонатора и других причин. Соче-тание способов пассивной и активной стабилизации частоты излучения позволило достичь относительной нестабильности порядка 10–10 (в га-зовых лазерах на длине волны 0,63 мкм).
Для некоторых применений лазеров большое значение имеет ста-бильность положения оси диаграммы направленности во времени. Угловые уходы оси пучка газовых лазеров в вертикальной плоскости от момента включения до выхода на стационарный режим могут дости-гать нескольких десятков угловых минут.
Способы измерения параметров и характеристик лазерного излучения
Рассмотрим основные способы измерения энергетических, про-странственных и спектральных (частотных) параметров лазерного из-лучения. Измерения проводятся с помощью некоторой системы, ко-торую мы будем называть измерительной. К измерительной системе (установке) предъявляются следующие требования:
она должна располагаться на таком расстоянии от излучателя ла-зера, чтобы излучение нагретых частей лазера и спонтанное излучение активного элемента лазера не влияло на результат измерений;
при измерении параметров импульса излучения постоянная време-ни установки должна быть меньше длительности импульса;
уровень мощности измеряемого сигнала должен быть таким, чтобы измерения проводились на линейном участке характеристики измери-тельной системы;
при обработке результатов измерений необходимо различать, была ли измерена мощность или энергия излучения.
Часть установки, на которую во время измерений непосредственно попадает измеряемое излучение, будем называть нагрузкой.