Abonnearje op ús sosjale media foar prompt post
Yn syn essinsje is laserpompen it proses fan it stimulearjen fan in medium om in steat te berikken wêr't it laserljocht kin útstjitte. Dit wurdt typysk dien troch it ynjeksje fan ljocht as elektryske stroom yn it medium, it stimulearjen fan syn atomen en liedt ta de útstjit fan gearhingjend ljocht. Dit fûnemintele proses is gâns evoluearre sûnt de komst fan 'e earste lasers yn' e midden fan 'e 20e ieu.
Hoewol faaks modeleare troch taryffergelikingen, is laserpompen yn prinsipe in kwantummeganysk proses. It giet om yngewikkelde ynteraksjes tusken fotonen en de atomêre of molekulêre struktuer fan it winstmedium. Avansearre modellen beskôgje ferskynsels lykas Rabi-oscillaasjes, dy't in mear nuansearre begryp fan dizze ynteraksjes leverje.
Laserpompen is in proses wêrby't enerzjy, typysk yn 'e foarm fan ljocht as elektryske stroom, wurdt levere oan it winstmedium fan in laser om syn atomen of molekulen te ferheegjen nei hegere enerzjystaten. Dizze enerzjyoerdracht is krúsjaal foar it realisearjen fan populaasjeomkearing, in steat wêryn mear dieltsjes opwekke wurde as yn in legere enerzjytastân, wêrtroch it medium ljocht kin fersterkje fia stimulearre emisje. It proses omfettet yngewikkelde kwantum-ynteraksjes, faak modeleare troch taryffergelikingen of mear avansearre kwantummeganyske kaders. Wichtige aspekten omfetsje de kar fan pompboarne (lykas laserdiodes of ûntladingslampen), pompgeometry (side- of einpompen), en de optimalisaasje fan pompljochteigenskippen (spektrum, yntensiteit, beamkwaliteit, polarisaasje) om te passen oan de spesifike easken fan 'e gain medium. Laser pompen is fûnemintele yn ferskate laser typen, ynklusyf solid-state, semiconductor, en gas lasers, en is essinsjeel foar de laser syn effisjinte en effektive wurking.
Farianten fan optysk pompte lasers
1. Solid-State Lasers mei doped isolators
· Oersjoch:Dizze lasers brûke in elektrysk isolearjend hostmedium en fertrouwe op optyske pompen om laseraktive ioanen te stimulearjen. In mienskiplik foarbyld is neodymium yn YAG lasers.
·Resint ûndersyk:In stúdzje troch A. Antipov et al. besprekt in solid-state near-IR laser foar spin-útwikseling optyske pompen. Dit ûndersyk markearret de foarútgong yn solid-state lasertechnology, benammen yn it tichtby-ynfraread spektrum, dat krúsjaal is foar tapassingen lykas medyske imaging en telekommunikaasje.
Fierdere lêzing:In Solid-State Near-IR Laser foar Spin-Exchange Optical Pumping
2. Semiconductor Lasers
·Algemiene ynformaasje: Typysk elektrysk pompt, halfgeleiderlasers kinne ek profitearje fan optyske pompen, benammen yn tapassingen dy't hege helderheid nedich binne, lykas Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs).
·Resinte ûntjouwings: U. Keller syn wurk oan optyske frekwinsje kammen út ultrasnelle solid-state en semiconductor lasers jout ynsjoch yn de generaasje fan stabile frekwinsje kammen út diode-pompt solid-state en semiconductor lasers. Dizze foarútgong is wichtich foar tapassingen yn optyske frekwinsjemetrology.
Fierdere lêzing:Optyske frekwinsje kammen fan ultrasnelle solid-state en semiconductor lasers
3. Gas Lasers
·Optyske pompen yn gaslasers: Bepaalde soarten gaslasers, lykas alkalidamplasers, brûke optyske pompen. Dizze lasers wurde faak brûkt yn tapassingen dy't gearhingjende ljochtboarnen mei spesifike eigenskippen fereaskje.
Boarnen foar Optical Pumping
Discharge Lampen: Gewoan yn lamp-pompte lasers, ûntladingslampen wurde brûkt foar har hege krêft en breed spektrum. YA Mandryko et al. ûntwikkele in macht model fan ympuls arc discharge generaasje yn aktive media optyske pompen xenon lampen fan solid-state lasers. Dit model helpt te optimalisearjen de prestaasjes fan ympuls pompen lampen, krúsjaal foar effisjinte laser operaasje.
Laser Diodes:Brûkt yn diode-pompte lasers, laserdiodes biede foardielen lykas hege effisjinsje, kompakte grutte, en de mooglikheid om fyn ôfstimd te wurden.
Fierder lêzen:wat is in laser diode?
Flitslampen: Flitslampen binne yntinsive, breedspektrum ljochtboarnen dy't gewoanlik brûkt wurde foar it pompen fan solid-state lasers, lykas ruby of Nd: YAG lasers. Se soargje foar in burst fan ljocht mei hege yntinsiteit dy't it lasermedium opwekt.
Arc Lamps: Fergelykber mei flitslampen, mar ûntwurpen foar trochgeande operaasje, biede bôgelampen in fêste boarne fan yntinsyf ljocht. Se wurde brûkt yn tapassingen dêr't trochgeande wave (CW) laser operaasje is nedich.
LED's (Ljochtemittearjende Diodes): Hoewol net sa gewoan as laserdiodes, kinne LED's brûkt wurde foar optyske pompen yn bepaalde applikaasjes mei lege macht. Se binne foardielich fanwege har lange libben, lege kosten en beskikberens yn ferskate golflingten.
Sinneljocht: Yn guon eksperimintele opsetten is konsintrearre sinneljocht brûkt as pompboarne foar sinnepompte lasers. Dizze metoade brûkt sinne-enerzjy, wêrtroch it in duorsume en kosten-effektive boarne is, hoewol it minder kontrolearber is en minder yntinsyf yn ferliking mei keunstmjittige ljochtboarnen.
Fiber-keppele laserdiodes: Dit binne laserdioden keppele oan optyske fezels, dy't it pompljocht effisjinter leverje oan it lasermedium. Dizze metoade is benammen nuttich yn glêstriedlasers en yn situaasjes wêr't krekte levering fan pompljocht krúsjaal is.
Oare Lasers: Soms wurdt ien laser brûkt om in oare te pompen. Bygelyks, in frekwinsje-dûbele Nd: YAG-laser kin brûkt wurde om in kleurstoflaser te pompen. Dizze metoade wurdt faak brûkt as spesifike golflingten nedich binne foar it pompproses dat net maklik wurdt berikt mei konvinsjonele ljochtboarnen.
Diode-pompt solid-state laser
Inisjele enerzjyboarne: It proses begjint mei in diode laser, dy't tsjinnet as de pomp boarne. Diode lasers wurde keazen foar har effisjinsje, kompakte grutte en fermogen om ljocht op spesifike golflingten út te stjoeren.
Pomp ljocht:De diode laser emits ljocht dat wurdt opnomd troch de solid-state gain medium. De golflingte fan 'e diodelaser is ôfstimd om te passen by de absorpsjonskarakteristiken fan it winstmedium.
Solid-StateGain Medium
Materiaal:De winst medium yn DPSS lasers is typysk in solid-state materiaal lykas Nd: YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), Nd: YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), of Yb: YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminium Garnet).
Doping:Dizze materialen binne dopearre mei seldsume ierde-ionen (lykas Nd of Yb), dy't de aktive laser-ionen binne.
Enerzjy absorption en excitation:As it pompljocht fan 'e diodelaser it winstmedium ynkomt, absorbearje de seldsume ierde-ionen dizze enerzjy en wurde optein nei hegere enerzjystaten.
Population Inversion
Befolkingsomkearing berikke:De kaai ta laser aksje is it berikken fan in befolking inversion yn de winst medium. Dit betsjut dat mear ionen yn in opwûne steat binne as yn 'e grûnstân.
Stimulearre emission:Sadree't populaasje inversion is berikt, de ynfiering fan in foton oerienkomt mei it enerzjy ferskil tusken de optein en grûn steaten kin stimulearje de optein ioanen werom nei de grûn steat, emitting in foton yn it proses.
Optyske resonator
Mirrors: De winst medium wurdt pleatst binnen in optyske resonator, typysk foarme troch twa spegels oan elk ein fan it medium.
Feedback en fersterking: Ien fan 'e spegels is tige reflektyf, en de oare is foar in part reflektyf. Fotonen springe hinne en wer tusken dizze spegels, stimulearje mear útstjit en fersterkje it ljocht.
Laser Emission
Koherint ljocht: De fotonen dy't útstjoerd wurde binne gearhingjend, wat betsjut dat se yn faze binne en deselde golflingte hawwe.
Utfier: De foar in part reflektearjende spegel lit wat fan dit ljocht trochgean, en foarmje de laserstraal dy't de DPSS-laser útgiet.
Pumping Geometries: Side vs End Pumping
| Pompmetoade | Beskriuwing | Applikaasjes | Foardielen | Útdagings |
|---|---|---|---|---|
| Side pompen | Pomp ljocht yntrodusearre loodrecht op de laser medium | Rod of fiber lasers | Uniforme ferdieling fan pompljocht, geskikt foar applikaasjes mei hege krêft | Non-unifoarm winst ferdieling, legere beam kwaliteit |
| Einde Pumping | Pomp ljocht rjochte lâns deselde as as de laser beam | Solid-state lasers lykas Nd: YAG | Uniforme winstferdieling, hegere beamkwaliteit | Komplekse ôfstimming, minder effisjinte waarmte dissipaasje yn lasers mei hege krêft |
Easken foar effektive pompljocht
| Eask | Belang | Impact / Balâns | Oanfoljende notysjes |
|---|---|---|---|
| Spektrum Geskiktheid | De golflingte moat oerienkomme mei it absorptionsspektrum fan it lasermedium | Soarget effisjinte absorption en effektive populaasjeomkearing | - |
| Yntensiteit | Moat heech genôch wêze foar it winske eksitaasjenivo | Te hege yntinsiteit kin feroarsaakje termyske skea; te leech sil gjin populaasjeomkearing berikke | - |
| Beam kwaliteit | Benammen kritysk yn ein-pompte lasers | Soarget foar effisjinte keppeling en draacht by oan útstjoerd laser beam kwaliteit | Hege beam kwaliteit is krúsjaal foar sekuere oerlaap fan pomp ljocht en laser modus folume |
| Polarisaasje | Fereaske foar media mei anisotropyske eigenskippen | Ferbetteret absorption effisjinsje en kin beynfloedzje útstjoerd laser ljocht polarisaasje | Spesifike polarisaasje steat kin nedich wêze |
| Yntensiteit Noise | Lege lûdsnivo's binne krúsjaal | Fluktuaasjes yn pomp ljocht yntinsiteit kin beynfloedzje laser útfier kwaliteit en stabiliteit | Wichtich foar applikaasjes dy't hege stabiliteit en krektens fereaskje |
Post tiid: Dec-01-2023