Teken in op ons sosiale media vir vinnige pos
In wese is laserpomping die proses om 'n medium aan te wakker om 'n toestand te bewerkstellig waar dit laserlig kan uitstraal. Dit word tipies gedoen deur lig of elektriese stroom in die medium te spuit, sy atome opwind en lei tot die uitstoot van samehangende lig. Hierdie grondslagproses het aansienlik ontwikkel sedert die koms van die eerste lasers in die middel van die 20ste eeu.
Alhoewel dit dikwels volgens koersvergelykings gemodelleer word, is laserpompe fundamenteel 'n kwantummeganiese proses. Dit behels ingewikkelde interaksies tussen fotone en die atoom- of molekulêre struktuur van die winsmedium. Gevorderde modelle beskou verskynsels soos rabi -ossillasies, wat 'n meer genuanseerde begrip van hierdie interaksies bied.
Laserpomp is 'n proses waar energie, tipies in die vorm van lig of elektriese stroom, aan 'n laser se winsmedium voorsien word om sy atome of molekules tot hoër energietoestande te verhoog. Hierdie energie -oordrag is van kardinale belang vir die bereiking van bevolkingsinversie, 'n toestand waar meer deeltjies opgewonde is as in 'n laer energietoestand, wat die medium in staat stel om lig via gestimuleerde emissie te versterk. Die proses behels ingewikkelde kwantuminteraksies, dikwels gemodelleer deur snelheidsvergelykings of meer gevorderde kwantummeganiese raamwerke. Sleutelaspekte sluit in die keuse van pompbron (soos laserdiodes of ontladingslampe), pompgeometrie (sy- of eindepomp), en die optimalisering van pomplig -eienskappe (spektrum, intensiteit, balkkwaliteit, polarisasie) om aan die spesifieke vereistes van die winsmedium te voldoen. Laserpomping is fundamenteel in verskillende lasertipes, insluitend vaste-toestand, halfgeleier en gaslasers, en is noodsaaklik vir die doeltreffende en effektiewe werking van die laser.
Variëteite van opties gepompte lasers
1. Vaste-toestand-lasers met gedoteerde isolators
· Oorsig:Hierdie lasers gebruik 'n elektries isolerende gasheermedium en vertrou op optiese pomp om laseraktiewe ione aan te wakker. 'N Algemene voorbeeld is Neodymium in YAG -lasers.
·Onlangse navorsing:'N Studie deur A. Antipov et al. Bespreek 'n vaste-toestand naby-IR-laser vir optiese pomp van spin-uitruil. Hierdie navorsing beklemtoon die vooruitgang in vaste-toestand-lasertegnologie, veral in die byna-infrarooi spektrum, wat van uiterste belang is vir toepassings soos mediese beeldvorming en telekommunikasie.
Verdere leeswerk:'N vaste-toestand naby-IR-laser vir optiese pomp van die spin-uitruil
2. Halfgeleierlasers
·Algemene inligting: Tipies elektries gepomp, kan halfgeleierlasers ook baat vind by optiese pomp, veral in toepassings wat 'n hoë helderheid benodig, soos vertikale eksterne holte -oppervlak -uitstralende lasers (Vecsels).
·Onlangse ontwikkelings: U. Keller se werk oor optiese frekwensie-kamme uit ultra-vinnige vaste-toestand en halfgeleierlasers bied insigte in die opwekking van stabiele frekwensie-kamme van diode-gepompte vaste-toestand en halfgeleierlasers. Hierdie vooruitgang is beduidend vir toepassings in optiese frekwensie -metrologie.
Verdere leeswerk:Optiese frekwensie-kamme uit ultrafast-vaste toestand en halfgeleierlasers
3. Gaslasers
·Optiese pomp in gaslasers: Sekere soorte gaslasers, soos alkali -damplasers, gebruik optiese pomp. Hierdie lasers word dikwels gebruik in toepassings wat samehangende ligbronne met spesifieke eienskappe benodig.
Bronne vir optiese pomp
Afvoerlampe: Algemeen in lamppomplasers, word afvoerlampe gebruik vir hul hoë krag en breë spektrum. Ya Mandryko et al. het 'n kragmodel ontwikkel van die opwekking van impulsboog-ontlading in aktiewe media-optiese pomp xenon-lampe van vaste-toestand-lasers. Hierdie model help om die werkverrigting van impulspomplampe te optimaliseer, wat baie belangrik is vir doeltreffende laserbediening.
Laser diodes:Laser diodes word gebruik in lasers met diode-gepomp, en bied voordele soos hoë doeltreffendheid, kompakte grootte en die vermoë om fyn ingestel te wees.
Verdere leeswerk:Wat is 'n laserdiode?
Flitslampe: Flitslampe is intense, breëspektrum ligbronne wat gereeld gebruik word vir die pomp van vaste-toestand-lasers, soos Ruby of ND: YAG-lasers. Dit bied 'n hoë intensiteit van lig wat die lasermedium opgewonde maak.
Booglampe: Soortgelyk aan flitslampe, maar ontwerp vir deurlopende werking, bied booglampe 'n bestendige bron van intense lig. Dit word gebruik in toepassings waar die gebruik van 'n deurlopende golf (CW) laser gebruik word.
LED's (ligte diodes): Alhoewel dit nie so gereeld soos laserdiodes is nie, kan LED's gebruik word vir optiese pomp in sekere lae-kragtoepassings. Dit is voordelig vanweë hul lang lewensduur, lae koste en beskikbaarheid in verskillende golflengtes.
Sonlig: In sommige eksperimentele opstellings word gekonsentreerde sonlig gebruik as 'n pompbron vir lasers met sonkrag. Hierdie metode benut sonenergie, wat dit 'n hernubare en koste-effektiewe bron maak, hoewel dit minder beheerbaar en minder intens is in vergelyking met kunsmatige ligbronne.
Veselgekoppelde laserdiodes: Dit is laserdiodes gekoppel aan optiese vesels, wat die pomplig doeltreffender aan die lasermedium lewer. Hierdie metode is veral nuttig in vesellasers en in situasies waar presiese aflewering van pomplig van kardinale belang is.
Ander lasers: Soms word een laser gebruik om 'n ander te pomp. Byvoorbeeld, 'n frekwensie verdubbelde ND: YAG-laser kan gebruik word om 'n kleurstoflaser te pomp. Hierdie metode word dikwels gebruik wanneer spesifieke golflengtes benodig word vir die pompproses wat nie maklik met konvensionele ligbronne bereik word nie.
Diode-gepompte soliede toestand laser
Aanvanklike energiebron: Die proses begin met 'n diode -laser, wat dien as die pompbron. Diode -lasers word gekies vir hul doeltreffendheid, kompakte grootte en die vermoë om lig op spesifieke golflengtes uit te stuur.
Pomp lig:Die diode-laser gee lig uit wat opgeneem word deur die vaste-toestand-winsmedium. Die golflengte van die diode -laser is aangepas om by die absorpsie -eienskappe van die winsmedium te pas.
VastestaatKry medium
Materiaal:Die winsmedium in DPSS-lasers is tipies 'n vaste-toestand-materiaal soos ND: YAG (Neodymium-gedopte Yttrium aluminium-granaat), ND: YvO4 (neodymium-gedopte yttrium ortovanadaat), of yb: yag (ytterbium-gedoped yttrium aluminum garnet).
DOPING:Hierdie materiale is gedoop met seldsame aarde-ione (soos ND of YB), wat die aktiewe laserione is.
Energieabsorpsie en opwinding:As die pomplig van die diode-laser die winsmedium betree, absorbeer die seldsame aarde hierdie energie en raak hulle opgewonde oor hoër energietoestande.
Bevolkingsinversie
Die bereiking van bevolkingsinversie:Die sleutel tot laseraksie is om 'n bevolkingsinversie in die winsmedium te bewerkstellig. Dit beteken dat meer ione in 'n opgewekte toestand is as in die grondtoestand.
Gestimuleerde emissie:Sodra die bevolkingsinversie bereik is, kan die bekendstelling van 'n foton wat ooreenstem met die energieverskil tussen die opgewekte en grondtoestande die opgewekte ione stimuleer om terug te keer na die grondtoestand, wat 'n foton in die proses uitstraal.
Optiese resonator
Spieëls: Die winsmedium word in 'n optiese resonator geplaas, gewoonlik gevorm deur twee spieëls aan elke einde van die medium.
Terugvoer en versterking: Een van die spieëls is baie reflektief, en die ander is gedeeltelik reflektief. Fotone bons heen en weer tussen hierdie spieëls, stimuleer meer emissies en versterk die lig.
Laser -emissie
Samehangende lig: die fotone wat vrygestel word, is samehangend, wat beteken dat hulle in fase is en dieselfde golflengte het.
Uitset: Die gedeeltelik reflektiewe spieël laat sommige van hierdie lig deur, en vorm die laserstraal wat die DPSS -laser uitgaan.
Pompgeometrieë: kant teenoor einde pomp
| Pompmetode | Beskrywing | Aansoeke | Voordele | Uitdagings |
|---|---|---|---|---|
| Sypomp | Pomplig word loodreg op die lasermedium bekendgestel | Staaf- of vesellasers | Eenvormige verspreiding van pomplig, geskik vir hoë kragtoepassings | Nie-eenvormige winsverspreiding, laer balkgehalte |
| Einde pomp | Pomplig gerig op dieselfde as as die laserstraal | Vaste-toestand lasers soos ND: YAG | Eenvormige winsverspreiding, hoër balkwaliteit | Komplekse belyning, minder doeltreffende hitte-verspreiding in hoë-krag lasers |
Vereistes vir effektiewe pomplig
| Vereiste | Belangrikheid | Impak/balans | Bykomende aantekeninge |
|---|---|---|---|
| Spektrum geskiktheid | Die golflengte moet ooreenstem met die absorpsiespektrum van die lasermedium | Verseker doeltreffende absorpsie en effektiewe bevolkingsinversie | - |
| Intensiteit | Moet hoog genoeg wees vir die gewenste opwekkingsvlak | Te hoë intensiteit kan termiese skade veroorsaak; Te laag sal nie bevolkingsinversie bereik nie | - |
| Balkkwaliteit | Veral krities in lasers met die einde | Verseker doeltreffende koppeling en dra by tot vrygestelde laserstraalgehalte | Hoë balkkwaliteit is van kardinale belang vir presiese oorvleueling van pomplig en lasermodusvolume |
| Polarisasie | Benodig vir media met anisotropiese eienskappe | Verbeter die absorpsiedoeltreffendheid en kan die vrygestelde laserlig -polarisasie beïnvloed | Spesifieke polarisasietoestand kan nodig wees |
| Intensiteitsgeluid | Lae geraasvlakke is van kardinale belang | Skommelinge in die ligintensiteit van die pomp kan die kwaliteit en stabiliteit van die laser beïnvloed | Belangrik vir toepassings wat hoë stabiliteit en akkuraatheid benodig |
Postyd: Desember-01-2023