И непрерывной накачкой.

Особое значение, в особенности числе для медицинских применений, приобрели лазеры с накоплением инверсной населенности, работающие не при импульсной, а при непрерывной накачке. Такой режим работы позволяет без потерь в средней мощности (области определенных частот повторения) перейти к импульсно-периодическому режиму работы лазера. При этом повышается уровень пиковой мощности излучения и меняется характер воздействия лазерного излучения на биоткани.

Такой режим работы также может быть исследован на основе исходных уравнений (12.15) – (12.16), с добавлением в уравнение для инверсной населенности членов, описывающих накачку и релаксацию инверсной населенности. При этом можно получить формулы для всех необходимых при инженерных оценках величин [2].

(12.32)

В рамках настоящего курса ограничимся качественной оценкой частотного диапазона, в котором можно эффективно использовать такой режим работы (рисунок 12.8).

Ограничение снизу очевидным образом вытекает из значения времени жизни активных центров τ в верхнем рабочем состоянии, которое для ионов неодима в кристалле АИГ составляет величину около 250 мкс. Действительно, если период между импульсами начинает превышать эту величину, то верхний лазерный уровень будет обедняться за счет безызлучательных переходов. При этом будет уменьшаться доля инверсной населенности, преобразуемая в лазерное излучение. Таким образом, нижняя граница эффективной работы лазера с непрерывной накачкой и модуляцией добротности лежит в районе частоты следования 4 кГц. При увеличении частоты следования импульсов излучения при фиксированном уровне накачки доля накопленной инверсной населенности, приходящаяся на каждый импульс излучения, будет уменьшаться.

Из ранее проведенного рассмотрения следует, что при увеличении частоты следования будут увеличиваться длительности стадии медленного развития генерации и импульса излучения. Когда длительность стадии медленного развития генерации станет соизмеримой с длительностью периода модуляции, импульс излучения не будет успевать высветиться за отведенное ему время. В этом случае эффективность генерации также будет уменьшаться.

Для типичных значений накачки АИГ:Nd (2…4 кВт) диапазон частот, в которых эффективность лазера с накоплением инверсной населенности и непрерывной накачкой близка к эффективности работы в непрерывном режиме, заключен между 10 и 100 кГц. Длительности импульсов излучения составляют 200…500 нс.