Претплатете се на нашите социјални медиуми за брза објава
Во својата суштина, ласерското пумпање е процес на енергизирање на медиум за да се постигне состојба каде што може да испушти ласерска светлина. Ова обично се прави со вбризгување на светлина или електрична струја во медиумот, возбудливи неговите атоми и доведува до емисија на кохерентна светлина. Овој основен процес еволуираше значително од доаѓањето на првите ласери во средината на 20 век.
Додека често се моделира според равенките на стапката, ласерското пумпање е фундаментално квантен механички процес. Вклучува сложени интеракции помеѓу фотоните и атомската или молекуларната структура на медиумот за добивка. Напредните модели ги разгледуваат феномените како осцилациите на Раби, кои обезбедуваат поинаква нијансирано разбирање на овие интеракции.
Ласерското пумпање е процес каде што енергијата, обично во форма на светлина или електрична струја, се доставува до медиум за добивање на ласер за да ги воздигне своите атоми или молекули во повисоки енергетски состојби. Овој трансфер на енергија е клучен за постигнување на инверзија на населението, состојба во која повеќе честички се возбудени отколку во пониска енергија, овозможувајќи му на медиумот да ја засили светлината преку стимулирана емисија. Процесот вклучува сложени квантни интеракции, честопати моделирани преку равенки на стапката или понапредни квантни механички рамки. Клучните аспекти вклучуваат избор на извор на пумпа (како ласерски диоди или ламби за празнење), геометрија на пумпата (странично или крајно пумпање) и оптимизација на карактеристиките на светлината на пумпата (спектар, интензитет, квалитет на зракот, поларизација) за да одговараат на специфичните барања на медиумот за добивка. Ласерското пумпање е фундаментално во различни типови ласер, вклучувајќи ласери со цврста состојба, полупроводник и гас и е од суштинско значење за ефикасно и ефикасно работење на ласерот.
Сорти на оптички пумпани ласери
1. Ласери со цврста состојба со допирани изолатори
· Преглед:Овие ласери користат електрично изолациски медиум на домаќинот и се потпираат на оптичко пумпање за да ги енергизираат ласерските активни јони. Заеднички пример е неодимиумот во ласерите YAG.
·Неодамнешни истражувања:Студија на А. Антипов и сор. Дискутира за цврста состојба близу-IR ласер за оптичко пумпање на вртење. Ова истражување ги истакнува напредокот во ласерската технологија со цврста состојба, особено во блискиот инфрацрвен спектар, што е клучно за апликации како медицинска слика и телекомуникации.
Понатамошно читање:Цврст ласер близу-IR за оптичко пумпање со вртење
2. Полупроводнички ласери
·Општи информации: Обично електрично пумпани, полупроводничките ласери исто така можат да имаат корист од оптичко пумпање, особено во апликациите кои бараат голема осветленост, како што се вертикални ласери за емитување на површината на надворешната празнина (Vecsels).
·Неодамнешни случувања: Работата на U. Keller за комбинирани оптички фреквенции од ултрафаст со цврста состојба и полупроводнички ласери обезбедува увид во генерацијата на стабилни фреквенции на чешли од диода со цврста состојба и полупроводници. Овој напредок е значаен за апликациите во метрологијата на оптичка фреквенција.
Понатамошно читање:Комбини со оптичка фреквенција од ултрафаст со цврста состојба и полупроводници ласери
3. Ласери за гас
·Оптичко пумпање во ласери со гас: Одредени видови на ласери со гас, како алкални ласери на пареа, користат оптичко пумпање. Овие ласери често се користат во апликации кои бараат кохерентни извори на светлина со специфични својства.
Извори за оптичко пумпање
Светилки за празнење: Вообичаени кај ласерите со ламби, ламби за празнење се користат за нивната голема моќност и широк спектар. Ya Mandryko et al. Развиен модел на моќност на генерирање на празнење на лакот во активен медиум оптички пумпање ксенонски ламби на ласери со цврста состојба. Овој модел помага во оптимизирање на перформансите на ламби за пумпање на импулси, клучни за ефикасно работење со ласер.
Ласерски диоди:Се користи во ласери со диода, ласерските диоди нудат предности како што се висока ефикасност, компактна големина и можност за фино подесени.
Понатамошно читање:Што е ласерска диода?
Светкави ламби: Светилките за блиц се интензивни, извори на светлина со широк спектар, кои најчесто се користат за пумпање на ласери со цврста состојба, како што се ласери Руби или НД: Јаг. Тие обезбедуваат рафал со висок интензитет на светлина што го возбудува ласерскиот медиум.
Ламби ламби: Слично на светилките, но дизајнирани за континуирано работење, ламните ламби нудат постојан извор на интензивна светлина. Тие се користат во апликации каде е потребна ласерска работа со континуиран бран (CW).
LED диоди (диоди што емитуваат светлина): Иако не е толку вообичаено како ласерските диоди, LED диоди може да се користат за оптичко пумпање во одредени апликации со мала моќност. Тие се поволни заради нивниот долг живот, ниската цена и достапноста во различни бранови должини.
Сончева светлина: Во некои експериментални поставувања, концентрираната сончева светлина се користи како извор на пумпа за ласери со соларна пумпа. Овој метод ја искористи сончевата енергија, што ја прави обновлива и економична извор, иако е помалку контролиран и помалку интензивен во споредба со вештачките извори на светлина.
Ласерски диоди споени со влакна: Овие се ласерски диоди заедно со оптички влакна, кои ја испорачуваат светлината на пумпата поефикасно до ласерскиот медиум. Овој метод е особено корисен кај ласерите со влакна и во ситуации кога прецизно испорака на светло на пумпата е клучна.
Други ласери: Понекогаш, еден ласер се користи за да пумпа друг. На пример, фреквенцијата што е ублажена ND: YAG ласер може да се користи за пумпање ласер за боја. Овој метод често се користи кога се потребни специфични бранови должини за процесот на пумпање што не се постигнува лесно со конвенционални извори на светлина.
Ласер со цврста состојба со диода
Почетен извор на енергија: Процесот започнува со ласер на диода, кој служи како извор на пумпа. Диодните ласери се избираат за нивната ефикасност, компактна големина и можност за емитување на светлина во специфични бранови должини.
Светло на пумпата:Диодата ласер испушта светлина што се апсорбира со медиум за цврста состојба. Брановата должина на диодата ласер е прилагодена за да одговара на карактеристиките на апсорпцијата на медиумот за добивка.
Цврста состојбаДобијте медиум
Материјал:The gain medium in DPSS lasers is typically a solid-state material like Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), or Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet).
Допинг:Овие материјали се допираат со јони на ретка земја (како Nd или YB), кои се активни ласерски јони.
Апсорпција и побудување на енергија:Кога светлото на пумпата од диодата ласер влегува во медиум за добивка, јони на ретка земја ја апсорбираат оваа енергија и се возбудуваат на повисоките енергетски состојби.
Инверзија на населението
Постигнување на инверзија на населението:Клучот за ласерско дејствување е постигнување на инверзија на населението во медиумот за добивка. Ова значи дека повеќе јони се во возбудена состојба отколку во земјата.
Стимулирана емисија:Откако ќе се постигне инверзија на населението, воведувањето на фотон што одговара на енергетската разлика помеѓу возбудените и копнените состојби можат да ги стимулираат возбудените јони да се вратат во состојба на земја, испуштајќи фотон во процесот.
Оптички резонатор
Огледала: Медиумот за добивање е ставен во оптички резонатор, обично формиран од две огледала на секој крај на медиумот.
Повратна информација и засилување: Едното од огледалата е многу рефлексивна, а другата е делумно рефлексивна. Фотоните отскокнуваат напред и назад помеѓу овие огледала, стимулирајќи повеќе емисии и ја засилуваат светлината.
Ласерска емисија
Кохерентна светлина: Фотоните што се испуштаат се кохерентни, што значи дека се во фаза и имаат иста бранова должина.
Излез: Делумно рефлексивното огледало овозможува да помине дел од оваа светлина, формирајќи го ласерскиот зрак што излегува од ласерот DPSS.
Пумпање геометрии: Страна наспроти крајно пумпање
Метод на пумпање | Опис | Апликации | Предности | Предизвици |
---|---|---|---|---|
Странично пумпање | Светло на пумпата воведена нормална на ласерскиот медиум | Ласери на шипка или влакна | Униформа дистрибуција на светло на пумпата, погодна за апликации со голема моќ | Не-униформа дистрибуција на добивка, понизок квалитет на зракот |
Крај на пумпање | Светло на пумпата насочена по истата оска како ласерскиот зрак | Ласери со цврста држава како НД: Јаг | Униформа дистрибуција на добивка, повисок квалитет на зракот | Комплексно усогласување, помалку ефикасна дисипација на топлина во ласери со голема моќ |
Барања за ефективна светлина на пумпата
Барање | Важноста | Влијание/рамнотежа | Дополнителни белешки |
---|---|---|---|
Соодветност на спектарот | Брановата должина мора да одговара на апсорпцискиот спектар на ласерскиот медиум | Обезбедува ефикасна апсорпција и ефективна инверзија на населението | - |
Интензитет | Мора да биде доволно висока за посакуваното ниво на побудување | Премногу високи интензитети може да предизвикаат термичко оштетување; Премногу ниско нема да постигне инверзија на населението | - |
Квалитет на зракот | Особено критично во ласерите со крајна пумпа | Обезбедува ефикасно спојување и придонесува за емитуваниот квалитет на ласерскиот зрак | Високиот квалитет на зракот е клучен за прецизно преклопување на светлината на пумпата и волуменот на ласерскиот режим |
Поларизација | Потребни за медиуми со анизотропни својства | Ја подобрува ефикасноста на апсорпцијата и може да влијае на емитираната поларизација на ласерската светлина | Може да биде неопходна специфична состојба на поларизација |
Бучава од интензитет | Ниското ниво на бучава е клучно | Флуктуациите во интензитетот на светлината на пумпата можат да влијаат на квалитетот и стабилноста на излезот на ласер | Важно за апликации кои бараат висока стабилност и прецизност |
Време на објавување: Дек-01-2023