Pretplatite se na naše društvene medije za brzu post
U svojoj suštini, lasersko pumpanje je proces energije za postizanje stanja u kojem može emitirati lasersko svjetlo. To se obično vrši ubrizgavanjem svjetlosnog ili električne struje u medij, uzbudljivo njegove atome i vodeći do emisije koherentnog svjetla. Ovaj se temeljni proces razvija značajno od pojave prvih lasera sredinom 20. veka.
Dok se često modelira po stopama, laserskim pumpanjem u osnovi je kvantni mehanički proces. Uključuje zamršene interakcije između fotona i atomske ili molekularne strukture sredstva za dobitak. Napredni modeli razmatraju pojave poput RABI oscilacija, koji pružaju nijansiranije razumijevanje ovih interakcija.
Laserska pumpa je proces u kojem se energija, obično u obliku svjetlosti ili električne struje, isporučuje laserski dobitak za podizanje svojih atoma ili molekula u višim energetskim stanjima. Ovaj prenos energije je presudan za postizanje inverzije stanovništva, državu u kojoj je više čestica uzbuđene nego u nižem energetskom stanju, omogućavajući medij da pojača svjetlost po stimulisanom emisijom. Proces uključuje zamršene kvantne interakcije, često modelirane kroz stope jednadžbe ili naprednije kvantni mehanički okviri. Ključni aspekti uključuju izbor pumpe (poput laserskih dioda ili lažnih lampica), geometrija pumpe (bočna ili krajnja pumpa) i optimizaciju karakteristika svjetla pumpe (spektar, intenzitet, kvalitet grede, polarizacija) za podudaranje specifičnih zahtjeva srednjeg cilja. Laserska pumpa je temeljna u različitim laserskim vrstama, uključujući solid-state, poluvodiče i plinske lasere, a ključno je za lasersko efikasno i efikasno djelovanje.
Sorte optički ispumpanih lasera
1. Čvrsti laseri sa dopiranim izolatorima
· Pregled:Ovi laseri koriste električno izolacijsko domaćin host i oslanjaju se na optičko pumpanje za energiju laserskih jona. Uobičajeni primjer je neodimija u Yag laserima.
·Nedavna istraživanja:Studija A. Antipov i dr. Raspravlja o čvrstom stanju u blizini IR lasera za optičko pumpanje za razmenu. Ovo istraživanje naglašava napredak u strojnoj laserskoj tehnologiji, posebno u skoro infracrvenom spektru, koji je ključan za aplikacije poput medicinskog snimanja i telekomunikacija.
Daljnje čitanje:Solid-State u blizini IR lasera za optičko pumpanje
2. Poluprovodnički laseri
·Opće informacije: Tipično se električno pumpa, poluvodički laseri takođe mogu imati koristi od optičkog pumpanja, posebno u aplikacijama koje zahtijevaju veliku svjetlinu, poput vertikalne površinske lasere iz vanjske šupljine (Vecsels).
·Nedavni razvoj: U. Keller-ov rad na optičkim frekvencijskim češljem iz ultra tastere i poluvodičkih lasera pruža uvid u stvaranje stabilnih frekvencijskih češlja iz solid-stanja i poluvodičkih lasera sa diode. Ovo napredovanje je značajno za prijave u optičkoj frekvencijskoj metrologiji.
Daljnje čitanje:Optički čestilj frekvencije iz ultrasta lasera sa solidaju i poluvodiča
3. Plinski laseri
·Optičko pumpanje u plinskim laserima: određene vrste plinskih lasera, poput lasera Alkali pare, koriste optičko pumpanje. Ovi laseri se često koriste u aplikacijama koje zahtijevaju koherentne izvore svjetlosti sa specifičnim svojstvima.
Izvori za optičko pumpanje
Pražnjenje lampe: Uobičajeno u laserima sa pumpanjem lampe koriste se lampe za pražnjenje za njihovu veliku i široki spektar. Ya Mandryko i dr. Razvio je model električnog modela impulskog luka za pražnjenje u aktivnim medijima optičkim pumpanjem ksenonskih svjetiljki o čvrstom položaju lasera. Ovaj model pomaže optimizaciji performansi crpnih svjetiljki impulse, ključne za efikasan laserski rad.
Laserske diode:Koristi se u laserima sa diodom, laserske diode nude prednosti poput visoke efikasnosti, kompaktne veličine i sposobnost fino podešavanja.
Daljnje čitanje:Šta je laserska dioda?
Flash lampe: Flash lampe su intenzivne, širokog spektra svjetla koji se obično koriste za crpljenje lasera sa čvrstim stanjem, poput rubin ili i ND: Yag laseri. Omogućuju visoki intenzitet svjetlosti koji pobuđuje laserski medij.
Arc lampe: Slično bljeskalici, ali dizajnirani za kontinuirani rad, lučne svjetiljke nude stalni izvor intenzivne svjetlosti. Koriste se u aplikacijama u kojima je potrebna stalni talasni (CW) laserski rad.
LED (lagane emitiraju diode): Iako nisu tako uobičajene kao laserske diode, LED mogu se koristiti za optičko pumpanje u određenim aplikacijama sa malim napajanjem. Oni su povoljni zbog dugog života, niske troškove i dostupnosti u različitim talasnim duljinama.
Sunčevo svjetlo: U nekim eksperimentalnim postavljanjima koncentrirana sunčeva svjetlost korištena je kao izvor pumpe za lasere sa solarnim pumpanjem. Ova metoda pojavljuje solarnu energiju, što ga čini obnovljivim i isplativnim izvorom, iako je manje kontroliran i manje intenzivan u odnosu na izvore umjetnih svjetla.
Laserske diode sa vlaknima: Ovo su laserske diode zajedno sa optičkim vlaknima, koje pumpe svetlično pružaju efikasnije u laserski medij. Ova metoda je posebno korisna u vlaknama i u situacijama kada je precizna isporuka svjetlosti pumpe ključna.
Ostali laseri: Ponekad se jedan laser koristi za pumpanje drugog. Na primjer, frekvencijski udvostručeni i ud: YAG laser može se koristiti za pumpanje lasera boja. Ova se metoda često koristi kada su potrebne specifične valne dužine za proces crpnog postupka koji se ne postiže lako s konvencionalnim izvorima svjetlosti.
Laser sa sodicom pumpu saodom
Početni izvor energije: Proces započinje diodni laser, koji služi kao izvor pumpe. Diodni laseri izabrani su za svoju efikasnost, kompaktne veličine i sposobnost emitiranja svjetlosti na specifičnim talasnim dužinama.
Svjetlo pumpe:Diodni laser emitira svjetlost koja se apsorbira sa SOLID-state Medidom. Talasna dužina diodnih lasera prilagođena je odgovarajućim karakteristikama apsorpcije Medijskog dobitka.
Solidansko stanjeDobijte medij
Materijal:Medij dobiti u DPSS laserima je obično solidni materijal poput ND: YAG (Neodymium-doped ytrium aluminijumski granet), ND: YVO4 (neodimijum-dopirani ytrium ortovani), ili yb: ytter (yb-doping ytrium aluminijumski granat).
Doping:Ovi materijali su dopirani sa rijetkim zemljanim jonima (poput ND ili YB), koji su aktivni laserski joni.
Apsorpcija i uzbuđenje energije:Kada svjetlost pumpe iz diodnih lasera ulazi u medij za dobitak, rijetki zemljani ioni apsorbiraju ovu energiju i uzbuđuju se na stanja veća energija.
Inverzija stanovništva
Postizanje inverzije stanovništva:Ključ laserske akcije postiže se inverzija stanovništva u mediju za dobitak. To znači da je više jona u uzbuđenoj državi nego u državi tla.
Stimulisana emisija:Jednom kada se postigne inverzija stanovništva, uvođenje fotona koji odgovara energetskoj razlici između uzbuđenih i podzemnih država može potaknuti uzbuđene ione da se vrate u zemlju, emitirajući foton u procesu.
Optički rezonator
Ogledala: Medij dobiti postavljen je unutar optičkog rezonatora, obično formiranih dva ogledala na svakom kraju medija.
Povratne informacije i pojačanje: Jedna od ogledala je vrlo reflektirajuća, a druga je djelomično reflektira. Fotoni odbijaju naprijed i nazad između ovih ogledala, poticanje više emisija i pojačavanje svjetla.
Laserska emisija
Koherentna svjetlost: emisiji fotoni su koherentni, što znači da su u fazi i imaju istu valnu dužinu.
Izlaz: Djelomično reflektivno ogledalo omogućava da se neka od ovog svjetla prođe kroz, formirajući laserski snop koji izlazi iz DPS-ovih lasera.
Cumping geometrije: strana vs. End Crpljenje
Metoda pumpanja | Opis | Aplikacije | Prednosti | Izazovi |
---|---|---|---|---|
Bočna pumpa | Svjetlo pumpe uvelo je okomito na lasersko med | Štap ili vlaknasti laseri | Jedinstvena distribucija pumpi svjetlosti, pogodna za aplikacije velike snage | Ne-jednolična distribucija dobiti, niži kvalitet grede |
Kraj pumpanje | Svjetlo pumpe usmjereno uz istoj osovini kao laserski snop | Laseri sa solidnim stanjem poput ND: YAG | Jedinstvena distribucija dobiti, viši kvalitet grede | Složeno poravnanje, manje efikasna rasipanja topline u laserima velike snage |
Zahtjevi za efikasnu svjetlost pumpe
Zahtjev | Važnost | Uticaj / ravnoteža | Dodatne napomene |
---|---|---|---|
Pogodnost spektra | Talasna dužina mora odgovarati apsorpcijskom spektru laserskog medija | Osigurava efikasnu apsorpciju i efikasnu inverziju stanovništva | - |
Intenzitet | Mora biti dovoljno visok za željenu excitacijsku razinu | Pretjerano visoki intenzitet mogu uzrokovati toplinska oštećenja; prenizak neće postići inverziju stanovništva | - |
Kvaliteta grede | Posebno kritično u krajnjim pumpanim laserima | Osigurava efikasno spajanje i doprinosi emitiranom kvalitetu laserskog snopa | Kvaliteta visoke grede ključna je za precizno preklapanje glasnoće svjetla pumpe i laserskim režimom |
Polarizacija | Potrebno za medije sa anisotropnim svojstvima | Poboljšava efikasnost apsorpcije i može uticati na emitiranu lasersku polarizaciju svetlosti | Može biti potrebna specifična stanja polarizacije |
Buka intenziteta | Niski nivoi buke su presudni | Fluktuacije u intenzitetu svjetlosti pumpe mogu utjecati na kvalitetu i stabilnost laserskih izlaza | Važno za prijave koje zahtijevaju visoku stabilnost i preciznost |
Vrijeme post: dec-01-2023