Далее: 4.  Порядок выполнения работы Вверх: Методические указания Назад: 2.  Экспериментальная установка

3.  Метод измерения коэффициента
усиления

Коэффициент усиления активной среды показывает во сколько раз интенсивность электромагнитной волны $I_2$, прошедшей через активный элемент больше, чем интенсивность падающей на него волны $I_1$, т.е $K={I_2\over I_1}$.

Световая волна (луч лазера) на входе и на выходе активного элемента регистрируются в работе при помощи фотодиодов $\text{ФД}_1$ и $\text{ФД}_2$. Токи в фотодиодах $\text{ФД}_1$ и $\text{ФД}_2$ можно определить соответственно как $J_1=S_1I_1$ и $J_2=S_2I_2$, где $S_1$ и $S_2$ -- коэффициенты светочувствительности фотодиодов. В нашей установке используются одинаковые диоды, поэтому $S_1=S_2=S$.

Заменяя интенсивности лучей на фототоки, можно записать

$$K={J_2\over J_1} .$$

При однократном прохождении световом волны через активный элемент небольшой длины она усиливается незначительно и поэтому $J_2$ очень немного отличается от $J_1$, в то время как по абсолютной величине ток в каждом фотодиоде довольно велик (несколько миллиампер). Чтобы точнее определить разность токов $\Delta J=\mid J_2-J_1\mid$ в данной установке применяется компенсационный метод измерения. Для этого фотодиоды подключаются встречно к цифровому микроамперметру (рис.2.1). Если схема будет сбалансирована (ток $J_2=J_1$) микроамперметр покажет ноль. При малом изменении одного из токов микроамперметр зафиксирует его.

При прохождении луча лазера через активную среду $J_2$ становится больше $J_1$ и следовательно

$$K={J_2\over J_1}>1 ,$$

при этом $J_2=J_1+\mid J_2-J_1\mid$, следовательно

$$K={J_1+\mid J_2-J_1\mid\over J_1} ,$$

или окончательно

$$K=1+{\Delta J\over J_1} .$$

При определении коэффициента $K$ таким образом следует учесть, что на величину $\Delta J$ довольно сильно влияет ток, возникающий в фотодиоде $\text{ФД}_2$ за счет засветки от светящейся трубки усилителя $\text{Л}_2$. Этот ток следует измерить и учесть в формуле для вычисления коэффициента усиления.

Обозначим ток засветки $J_o$, тогда окончательно рабочая формула примет вид

$$K=1+{\Delta J-J_o \over J_1} .$$ (1)

Далее: 4.  Порядок выполнения работы Вверх: Методические указания Назад: 2.  Экспериментальная установка