Melanggan media sosial kami untuk jawatan segera
Pada intinya, pam laser adalah proses tenaga medium untuk mencapai keadaan di mana ia dapat memancarkan cahaya laser. Ini biasanya dilakukan dengan menyuntik cahaya atau arus elektrik ke dalam medium, menarik atomnya dan membawa kepada pelepasan cahaya yang koheren. Proses asas ini telah berkembang dengan ketara sejak kedatangan laser pertama pada pertengahan abad ke-20.
Walaupun sering dimodelkan oleh persamaan kadar, pam laser pada dasarnya merupakan proses mekanikal kuantum. Ia melibatkan interaksi rumit antara foton dan struktur atom atau molekul medium keuntungan. Model lanjutan menganggap fenomena seperti ayunan Rabi, yang memberikan pemahaman yang lebih baik tentang interaksi ini.
Pengepam laser adalah proses di mana tenaga, biasanya dalam bentuk cahaya atau arus elektrik, dibekalkan kepada medium keuntungan laser untuk meningkatkan atom atau molekulnya ke keadaan tenaga yang lebih tinggi. Pemindahan tenaga ini adalah penting untuk mencapai penyongsangan penduduk, keadaan di mana lebih banyak zarah teruja daripada keadaan tenaga yang lebih rendah, membolehkan medium untuk menguatkan cahaya melalui pelepasan yang dirangsang. Proses ini melibatkan interaksi kuantum yang rumit, sering dimodelkan melalui persamaan kadar atau kerangka mekanikal kuantum yang lebih maju. Aspek utama termasuk pilihan sumber pam (seperti diod laser atau lampu pelepasan), pam geometri (sisi atau mengepam akhir), dan pengoptimuman ciri -ciri cahaya pam (spektrum, intensiti, kualiti rasuk, polarisasi) untuk memadankan keperluan khusus medium keuntungan. Pumping laser adalah asas dalam pelbagai jenis laser, termasuk keadaan pepejal, semikonduktor, dan laser gas, dan penting untuk operasi laser yang cekap dan berkesan.
Pelbagai laser optik dipam
1. Laser keadaan pepejal dengan penebat doped
· Gambaran Keseluruhan:Laser ini menggunakan medium tuan rumah penebat elektrik dan bergantung pada pam optik untuk memberi tenaga ion aktif laser. Contoh umum ialah neodymium dalam laser YAG.
·Penyelidikan terkini:Satu kajian oleh A. Antipov et al. Membincangkan laser berhampiran keadaan pepejal untuk mengepam optik spin-pertukaran. Penyelidikan ini menyoroti kemajuan dalam teknologi laser keadaan pepejal, terutamanya dalam spektrum inframerah berhampiran, yang penting untuk aplikasi seperti pengimejan perubatan dan telekomunikasi.
Bacaan lanjut:Laser berhampiran keadaan pepejal untuk mengepam optik pertukaran spin
2 laser semikonduktor
·Maklumat umum: Laser laser semikonduktor yang dipam elektrik juga boleh mendapat manfaat daripada pam optik, terutamanya dalam aplikasi yang memerlukan kecerahan yang tinggi, seperti permukaan luaran luaran yang memancarkan laser (Vecsels).
·Perkembangan terkini: Kerja U. Keller mengenai sikat kekerapan optik dari laser pepejal dan semikonduktor ultrafast memberikan pandangan tentang penjanaan sikat kekerapan stabil dari laser pepejal dan semikonduktor diode yang dipenuhi diod. Kemajuan ini penting bagi aplikasi dalam metrologi frekuensi optik.
Bacaan lanjut:Sikat kekerapan optik dari laser pepejal dan semikonduktor ultrafast
3. Laser gas
·Pam optik dalam laser gas: Jenis laser gas tertentu, seperti laser wap alkali, menggunakan pam optik. Laser ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan sumber cahaya yang koheren dengan sifat tertentu.
Sumber untuk mengepam optik
Lampu pelepasan: Biasa dalam laser lampu yang dipenuhi, lampu pelepasan digunakan untuk kuasa tinggi dan spektrum yang luas. Ya Mandryko et al. membangunkan model kuasa penjanaan pelepasan arka impuls dalam lampu xenon optik media aktif laser pepejal keadaan pepejal. Model ini membantu mengoptimumkan prestasi lampu pam impuls, penting untuk operasi laser yang cekap.
Diod laser:Digunakan dalam laser diod-diod, diod laser menawarkan kelebihan seperti kecekapan tinggi, saiz padat, dan keupayaan untuk ditala dengan halus.
Bacaan lanjut:Apakah diod laser?
Lampu kilat: Lampu kilat adalah sumber cahaya spektrum luas yang biasa digunakan untuk mengepam laser pepejal pepejal, seperti ruby atau nd: yag laser. Mereka menyediakan cahaya intensiti tinggi yang menggembirakan medium laser.
Lampu arka: Sama seperti lampu kilat tetapi direka untuk operasi berterusan, lampu arka menawarkan sumber cahaya yang sengit. Ia digunakan dalam aplikasi di mana operasi laser gelombang berterusan (CW) diperlukan.
LED (diod pemancar cahaya): Walaupun tidak biasa seperti diod laser, LED boleh digunakan untuk mengepam optik dalam aplikasi kuasa rendah tertentu. Mereka berfaedah kerana kehidupan yang panjang, kos rendah, dan ketersediaan dalam pelbagai panjang gelombang.
Cahaya matahari: Dalam beberapa persediaan eksperimen, cahaya matahari pekat telah digunakan sebagai sumber pam untuk laser yang dipenuhi solar. Kaedah ini memanfaatkan tenaga solar, menjadikannya sumber yang boleh diperbaharui dan kos efektif, walaupun ia kurang dikawal dan kurang sengit berbanding dengan sumber cahaya buatan.
Diod laser yang digabungkan serat: Ini adalah diod laser ditambah dengan gentian optik, yang menyampaikan cahaya pam dengan lebih cekap ke medium laser. Kaedah ini amat berguna dalam laser serat dan dalam situasi di mana penghantaran tepat cahaya pam adalah penting.
Laser lain: Kadang -kadang, satu laser digunakan untuk mengepam yang lain. Sebagai contoh, Nd: YAG laser yang bergelung boleh digunakan untuk mengepam laser pewarna. Kaedah ini sering digunakan apabila panjang gelombang tertentu diperlukan untuk proses pam yang tidak mudah dicapai dengan sumber cahaya konvensional.
Laser keadaan pepejal diode
Sumber tenaga awal: Proses ini bermula dengan laser diod, yang berfungsi sebagai sumber pam. Laser diod dipilih untuk kecekapan, saiz padat, dan keupayaan untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang tertentu.
Cahaya pam:Laser diod memancarkan cahaya yang diserap oleh medium keuntungan pepejal. Panjang gelombang laser diod disesuaikan untuk memadankan ciri -ciri penyerapan medium keuntungan.
Keadaan pepejalDapatkan medium
Bahan:Medium keuntungan dalam laser DPSS biasanya merupakan bahan pepejal seperti ND: YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet), nd: yvo4 (neodymium-doped yttrium orthovanadate), atau yb: ytterbium-doped yttrium aluminumum.
Doping:Bahan-bahan ini doped dengan ion jarang bumi (seperti ND atau Yb), yang merupakan ion laser aktif.
Penyerapan dan Pengujaan Tenaga:Apabila cahaya pam dari laser diod memasuki medium keuntungan, ion-bumi jarang menyerap tenaga ini dan teruja dengan keadaan tenaga yang lebih tinggi.
Penyongsangan penduduk
Mencapai penyongsangan penduduk:Kunci tindakan laser adalah mencapai penyongsangan populasi dalam medium keuntungan. Ini bermakna lebih banyak ion berada dalam keadaan teruja daripada di keadaan tanah.
Pelepasan yang dirangsang:Sebaik sahaja penyongsangan penduduk dicapai, pengenalan foton yang sepadan dengan perbezaan tenaga antara keadaan teruja dan tanah dapat merangsang ion yang teruja untuk kembali ke keadaan tanah, memancarkan foton dalam proses.
Resonator optik
Cermin: Medium keuntungan diletakkan di dalam resonator optik, biasanya dibentuk oleh dua cermin pada setiap hujung medium.
Maklum balas dan penguatan: Salah satu cermin sangat mencerminkan, dan yang lain adalah sebahagiannya reflektif. Foton melantun ke antara cermin ini, merangsang lebih banyak pelepasan dan menguatkan cahaya.
Pelepasan laser
Cahaya Koheren: Foton yang dipancarkan adalah koheren, yang bermaksud mereka berada dalam fasa dan mempunyai panjang gelombang yang sama.
Output: Cermin reflektif sebahagiannya membolehkan beberapa cahaya ini melewati, membentuk rasuk laser yang keluar dari laser DPSS.
Geometri mengepam: mengepam sisi vs hujung
| Kaedah mengepam | Penerangan | Aplikasi | Kelebihan | Cabaran |
|---|---|---|---|---|
| Mengepam sampingan | Cahaya pam diperkenalkan tegak lurus ke medium laser | Rod atau laser serat | Pengagihan seragam cahaya pam, sesuai untuk aplikasi kuasa tinggi | Pengagihan keuntungan yang tidak seragam, kualiti rasuk yang lebih rendah |
| Akhir mengepam | Lampu pam diarahkan sepanjang paksi yang sama seperti rasuk laser | Laser keadaan pepejal seperti ND: YAG | Pengagihan keuntungan seragam, kualiti rasuk yang lebih tinggi | Penjajaran kompleks, pelesapan haba yang kurang efisien di laser kuasa tinggi |
Keperluan untuk cahaya pam yang berkesan
| Keperluan | Kepentingan | Kesan/keseimbangan | Nota tambahan |
|---|---|---|---|
| Kesesuaian spektrum | Panjang gelombang mesti sepadan dengan spektrum penyerapan medium laser | Memastikan penyerapan penduduk yang berkesan dan penyongsangan penduduk yang berkesan | - |
| Intensiti | Mesti cukup tinggi untuk tahap pengujaan yang diingini | Terlalu tinggi intensiti boleh menyebabkan kerosakan haba; Terlalu rendah tidak akan mencapai penyongsangan penduduk | - |
| Kualiti rasuk | Terutama kritikal di laser yang dipenuhi akhir | Memastikan gandingan yang cekap dan menyumbang kepada kualiti rasuk laser yang dipancarkan | Kualiti rasuk yang tinggi adalah penting untuk pertindihan tepat cahaya pam dan kelantangan mod laser |
| Polarisasi | Diperlukan untuk media dengan sifat anisotropik | Meningkatkan kecekapan penyerapan dan boleh menjejaskan polarisasi cahaya laser yang dipancarkan | Keadaan polarisasi tertentu mungkin diperlukan |
| Bunyi intensiti | Tahap bunyi yang rendah adalah penting | Perubahan dalam intensiti cahaya pam dapat mempengaruhi kualiti dan kestabilan output laser | Penting untuk aplikasi yang memerlukan kestabilan dan ketepatan yang tinggi |
Masa Post: Dec-01-2023