23505

بررسي پديده ASE در ليزر ديسك به روش رديابي پرتو

كارشناسي ارشد

فوتونيك

99-07-29

مهدي شايگان منش

فيزيك

امروزه بسياري از ليزرها با ويژگي¬هاي متفاوت و كاربردهاي گوناگون در صنعت مورد استفاده قرار مي-گيرند. اگرچه ليزرها انواع مختلفي دارند اما اصول كاركرد همه آن¬ها يكسان است. در محيط ليزر دو نوع تابش القايي و تابش خودبه¬خودي گسيل مي¬شود. تابش القايي، سبب تقويت پرتو و درنتيجه، گسيل نور ليزر مي¬گردد. در تابش خودبه¬خودي، پرتو در جهت¬¬هاي تصادفي (𝜋𝑠𝑡𝑟4) گسيل مي¬شود و نيز به¬دليل ناهمدوسي مي¬تواند با ايجاد نويز در تابش اصلي، سبب اتلاف توان خروجي ليزر شود. به¬همين¬دليل شناخت و بررسي تابش¬هاي خودبه¬خودي بسيار مهم است. در بسياري از كاربردهايي كه نياز به همدوسي زماني كم و همدوسي مكاني بالا دارد، بررسي اثرات گسيل خود به¬خودي داراي اهميت مي¬باشد. در اين پروژه تابش خودبه¬خودي تقويت شده را در يك ليزر ديسك به روش رديابي پرتو و در محيط نرم¬افزار متلب شبيه¬سازي كرده و اثرات آن را بر خروجي نور ليزر بررسي خواهيم كرد. در فصول ابتدايي به معرفي معادلات حاكم بر پديده ASE در ليزر ديسك نازك و ارزيابي روش¬هاي موجود براي بررسي اين پديده پرداخته¬ايم. در فصل سه الگوريتم رديابي پرتو و محاسبه ASE با اين روش را ارائه كرده¬ايم، كه در نتيجه آن بدست آمدن جمعيت تراز بالايي ليزر و طول عمر موثر در ليزر ديسك است. در انتها به بررسي نتايج حاصل از شبيه سازي پرداخته¬ايم و اثر تغييرات توان پمپاژ، قطر پرتو پمپ و نيز تاثير كلاهك ضد ASE را بر روي چگالي جمعيت تراز بالايي ليزر بررسي كرده¬ايم.

1400/01/15

Study of ASE in Disk Laser by Ray Tracing Method

10/20/2020 12:00:00 AM

Today, many lasers are used in industry with different properties and applications. Although there are different types of lasers, the principles of operation are the same for all of them. In laser medium, two types of stimulated emission and spontaneous emission are emitted. stimulated radiation amplifies the beam and, as a result, emits laser light. In spontaneous radiation, the beam is emitted in random directions (4𝜋𝑠𝑡𝑟) and also due to incoherence can cause laser output power loss by creating noise in the main radiation. For this reason, it is very important to know and study spontaneous emission. In many applications that require low temporal coherence and high spatial coherence, the study of spontaneous emission effects is important. In this these, we will simulate amplified spontaneous emission in a laser disk by ray tracing method in MATLAB software environment and study its effects on laser light output. In the early chapters, we have introduced the equations governing the ASE phenomenon in thin disk lasers and evaluated the existing methods to study this phenomenon. In Chapter 3, we present the ray tracing algorithm and ASE calculation with this method, which results in a upper laser level population and an effective lifetime of the disk laser. Finally, we study the simulation results and the effect of changes in pumping power, pump beam diameter and the effect of anti-ASE cap on the density of the upper laser level population.

تابش خود¬به¬خودي تقويت شده , ليزر ديسك , رديابي پرتو

amplified spontaneous emission , disk laser , ray tracing