Teken in op ons sosiale media vir vinnige plasing
In sy wese is laserpomp die proses om 'n medium te bekragtig om 'n toestand te bereik waar dit laserlig kan uitstraal. Dit word tipies gedoen deur lig of elektriese stroom in die medium in te spuit, die atome daarvan op te blaas en tot die vrystelling van koherente lig te lei. Hierdie grondslagproses het aansienlik ontwikkel sedert die koms van die eerste lasers in die middel van die 20ste eeu.
Alhoewel dit dikwels deur tempovergelykings gemodelleer word, is laserpomp fundamenteel 'n kwantummeganiese proses. Dit behels ingewikkelde interaksies tussen fotone en die atoom- of molekulêre struktuur van die versterkingsmedium. Gevorderde modelle oorweeg 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 na hoër energietoestande te verhef. Hierdie energie-oordrag is van kardinale belang vir die bereiking van bevolkingsomkering, 'n toestand waar meer deeltjies opgewek word as in 'n laer energietoestand, wat die medium in staat stel om lig te versterk deur gestimuleerde emissie. Die proses behels ingewikkelde kwantuminteraksies, dikwels gemodelleer deur tempovergelykings of meer gevorderde kwantummeganiese raamwerke. Sleutelaspekte sluit in die keuse van pompbron (soos laserdiodes of ontladingslampe), pompgeometrie (kant- of eindpomp) en die optimalisering van pompligkenmerke (spektrum, intensiteit, straalkwaliteit, polarisasie) om by die spesifieke vereistes van die verkry medium. Laserpomp is fundamenteel in verskeie lasertipes, insluitend vastestof-, halfgeleier- en gaslasers, en is noodsaaklik vir die laser se doeltreffende en effektiewe werking.
Variëteite van optiese gepompte lasers
1. Vastetoestandlasers met gedopte isoleerders
· Oorsig:Hierdie lasers gebruik 'n elektries isolerende gasheermedium en maak staat op optiese pomp om laser-aktiewe ione te bekragtig. 'n Algemene voorbeeld is neodymium in YAG-lasers.
·Onlangse navorsing:'n Studie deur A. Antipov et al. bespreek 'n vastetoestand naby-IR laser vir spin-uitruil optiese pomp. Hierdie navorsing beklemtoon die vooruitgang in vastestoflasertegnologie, veral in die naby-infrarooi spektrum, wat noodsaaklik is vir toepassings soos mediese beelding en telekommunikasie.
Verdere leeswerk:'n Vaste toestand naby-IR laser vir spin-uitruil optiese pomp
2. Halfgeleier Lasers
·Algemene inligting: Halfgeleierlasers wat tipies elektries gepomp word, kan ook baat vind by optiese pomp, veral in toepassings wat hoë helderheid vereis, soos vertikale eksterne holte-oppervlak-emitterende lasers (VECSELs).
·Onlangse ontwikkelings: U. Keller se werk op optiese frekwensie kamme van ultravinnige vastestof- en halfgeleierlasers verskaf insig in die generering van stabiele frekwensiekamme van diode-gepompte vastestof- en halfgeleierlasers. Hierdie vooruitgang is betekenisvol vir toepassings in optiese frekwensiemetrologie.
Verdere leeswerk:Optiese frekwensie-kamme van ultravinnige vastestof- en halfgeleierlasers
3. Gaslasers
·Optiese pomp in gaslasers: Sekere tipes gaslasers, soos alkalidamplasers, gebruik optiese pomp. Hierdie lasers word dikwels gebruik in toepassings wat koherente ligbronne met spesifieke eienskappe vereis.
Bronne vir optiese pomp
Ontladingslampe: Algemeen in lampgepompte lasers, word ontladingslampe gebruik vir hul hoë krag en breë spektrum. YA Mandryko et al. ontwikkel 'n kragmodel van impulsboogontlading generering in aktiewe media optiese pomp xenon lampe van vastestof lasers. Hierdie model help om die werkverrigting van impulspomplampe te optimaliseer, wat noodsaaklik is vir doeltreffende laserwerking.
Laser diodes:Gebruik in diode-gepompte lasers, laserdiodes bied voordele soos hoë doeltreffendheid, kompakte grootte en die vermoë om fyn ingestel te word.
Verdere leeswerk:wat is 'n laserdiode?
Flitslampe: Flitslampe is intense, breëspektrum ligbronne wat algemeen gebruik word vir die pomp van vastestoflasers, soos robyn- of Nd:YAG-lasers. Hulle verskaf 'n hoë-intensiteit uitbarsting van lig wat die laser medium prikkel.
Booglampe: Soortgelyk aan flitslampe, maar ontwerp vir deurlopende werking, bied booglampe 'n bestendige bron van intense lig. Hulle word gebruik in toepassings waar deurlopende golf (CW) laserwerking vereis word.
LED's (Light Emitting Diodes): Alhoewel dit nie so algemeen soos laserdiodes is nie, kan LED's gebruik word vir optiese pomp in sekere lae-krag toepassings. Hulle is voordelig as gevolg van hul lang lewe, lae koste en beskikbaarheid in verskillende golflengtes.
Sonlig: In sommige eksperimentele opstellings is gekonsentreerde sonlig gebruik as 'n pompbron vir sonkraggepompte lasers. 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 wat aan optiese vesels gekoppel is, wat die pomplig meer doeltreffend aan die lasermedium lewer. Hierdie metode is veral nuttig in vesellasers en in situasies waar presiese aflewering van pomplig noodsaaklik 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 vastestoflaser
Aanvanklike Energiebron: Die proses begin met 'n diodelaser, wat as die pompbron dien. Diodelasers word gekies vir hul doeltreffendheid, kompakte grootte en vermoë om lig op spesifieke golflengtes uit te straal.
Pomp lig:Die diode laser straal lig uit wat geabsorbeer word deur die vastestofversterkingsmedium. Die golflengte van die diodelaser is aangepas om by die absorpsie-eienskappe van die versterkingsmedium te pas.
Vaste toestandWins Medium
Materiaal:Die aanwinsmedium in DPSS-lasers is tipies 'n vastestofmateriaal soos Nd:YAG (Neodymium-gedoteerde Yttrium Aluminium Granaat), Nd:YVO4 (Neodymium-gedoteerde Yttrium Orthovanadate), of Yb:YAG (Ytterbium-gedoteerde Yttrium Aluminium Granaat).
Doping:Hierdie materiale is gedoteer met seldsame aard-ione (soos Nd of Yb), wat die aktiewe laserione is.
Energie absorpsie en opwekking:Wanneer die pomplig van die diodelaser die versterkingsmedium binnegaan, absorbeer die seldsame-aarde-ione hierdie energie en word opgewonde na hoër energietoestande.
Bevolkingsinversie
Bereik van bevolkingsomkering:Die sleutel tot laseraksie is om 'n bevolkingsomkering in die winsmedium te bewerkstellig. Dit beteken dat meer ione in 'n opgewekte toestand is as in die grondtoestand.
Gestimuleerde emissie:Sodra populasie-inversie bereik is, kan die bekendstelling van 'n foton wat ooreenstem met die energieverskil tussen die opgewekte en grondtoestande die opgewekte ione stimuleer om na die grondtoestand terug te keer, wat 'n foton in die proses uitstraal.
Optiese resonator
Spieëls: Die versterkingsmedium word binne 'n optiese resonator geplaas, tipies gevorm deur twee spieëls aan elke kant van die medium.
Terugvoer en versterking: Een van die spieëls is hoogs reflektief, en die ander is gedeeltelik reflektief. Fotone bons heen en weer tussen hierdie spieëls, wat meer emissies stimuleer en die lig versterk.
Laser Emissie
Koherente lig: Die fotone wat uitgestraal word, is koherent, wat beteken dat hulle in fase is en dieselfde golflengte het.
Uitset: Die gedeeltelik reflektiewe spieël laat van hierdie lig deur, wat die laserstraal vorm wat die DPSS-laser verlaat.
Pompgeometrieë: Kant- vs. Eindpomp
| Pomp metode | Beskrywing | Aansoeke | Voordele | Uitdagings |
|---|---|---|---|---|
| Kantpomp | Pomplig wat loodreg op die lasermedium ingebring word | Staaf- of vesellasers | Eenvormige verspreiding van pomplig, geskik vir hoëkragtoepassings | Nie-eenvormige versterkingsverspreiding, laer straalkwaliteit |
| Eindig pomp | Pomplig gerig langs dieselfde as as die laserstraal | Vastetoestandlasers soos Nd:YAG | Eenvormige versterkingsverspreiding, hoër straalkwaliteit | Komplekse belyning, minder doeltreffende hitte-afvoer in hoë-krag lasers |
Vereistes vir doeltreffende pomplig
| Vereiste | Belangrikheid | Impak/Balans | Bykomende notas |
|---|---|---|---|
| Spektrum Geskiktheid | Golflengte moet ooreenstem met die absorpsiespektrum van die lasermedium | Verseker doeltreffende absorpsie en effektiewe bevolkingsomkering | - |
| Intensiteit | Moet hoog genoeg wees vir die verlangde opwekkingsvlak | Te hoë intensiteite kan termiese skade veroorsaak; te laag sal nie bevolkingsomkering bereik nie | - |
| Beam kwaliteit | Veral kritiek in eindgepompte lasers | Verseker doeltreffende koppeling en dra by tot uitgestraalde laserstraalkwaliteit | Hoë straalkwaliteit is van kardinale belang vir presiese oorvleueling van pomplig en lasermodusvolume |
| Polarisasie | Benodig vir media met anisotropiese eienskappe | Verbeter absorpsiedoeltreffendheid en kan uitgestraalde laserligpolarisasie beïnvloed | Spesifieke polarisasietoestand kan nodig wees |
| Intensiteit Geraas | Lae geraasvlakke is van kardinale belang | Fluktuasies in pompligintensiteit kan laseruitsetkwaliteit en stabiliteit beïnvloed | Belangrik vir toepassings wat hoë stabiliteit en presisie vereis |
Postyd: Des-01-2023