Abonnearje op ús sosjale media foar rappe berjochten
Yn essinsje is laserpompen it proses fan it enerzjysearjen fan in medium om in steat te berikken wêryn it laserljocht útstjitte kin. Dit wurdt typysk dien troch ljocht of elektryske stroom yn it medium te ynjeksjearjen, wêrtroch't de atomen oanstutsen wurde en de útstjit fan koherint ljocht ûntstiet. Dit fûnemintele proses is flink evoluearre sûnt de komst fan 'e earste lasers yn 'e midden fan 'e 20e iuw.
Hoewol faak modellearre troch taryffergelikingen, is laserpompen yn essinsje in kwantummeganysk proses. It giet om yngewikkelde ynteraksjes tusken fotonen en de atomêre of molekulêre struktuer fan it fersterkingsmedium. 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 of elektryske stroom, wurdt levere oan it fersterkingsmedium fan in laser om syn atomen of molekulen nei hegere enerzjysteaten te ferheegjen. Dizze enerzjy-oerdracht is krúsjaal foar it berikken fan populaasje-ynverzje, in steat wêrby't mear dieltsjes oanstutsen wurde as yn in legere enerzjysteat, wêrtroch't it medium ljocht kin fersterkje fia stimulearre emisje. It proses omfettet yngewikkelde kwantumynteraksjes, faak modellearre troch taryffergelikingen of mear avansearre kwantummeganyske kaders. Wichtige aspekten omfetsje de kar fan pompboarne (lykas laserdiodes of ûntladingslampen), pompgeometrie (syd- of einpompen), en de optimalisaasje fan pompljochtkarakteristiken (spektrum, yntensiteit, strielkwaliteit, polarisaasje) om te foldwaan oan 'e spesifike easken fan it fersterkingsmedium. Laserpompen is fûneminteel yn ferskate lasertypen, ynklusyf fêste-stof-, healgeleider- en gaslasers, en is essensjeel foar de effisjinte en effektive wurking fan 'e laser.
Farianten fan optysk pompte lasers
1. Fêste-steatlasers mei dopearre isolatoaren
· Oersjoch:Dizze lasers brûke in elektrysk isolearjend hostmedium en fertrouwe op optyske pompen om laser-aktive ioanen te aktivearjen. In gewoan foarbyld is neodymium yn YAG-lasers.
·Resint ûndersyk:In stúdzje fan A. Antipov et al. besprekt in fêste-steat near-IR-laser foar spin-útwikseling optyske pompen. Dit ûndersyk markearret de foarútgong yn fêste-steat lasertechnology, benammen yn it near-infrareadspektrum, dat krúsjaal is foar tapassingen lykas medyske ôfbylding en telekommunikaasje.
Fierder lêze:In fêste-steat tichtby-IR-laser foar spin-útwikseling optyske pompen
2. Healgeliederlasers
·Algemiene ynformaasje: Typysk elektrysk pompte healgeleiderlasers kinne ek profitearje fan optyske pomping, foaral yn tapassingen dy't hege helderheid fereaskje, lykas Fertikale Eksterne Holte-Oerflak-Emittearjende Lasers (VECSEL's).
·Resinte ûntwikkelingen: It wurk fan U. Keller oan optyske frekwinsjekammen fan ultrasnelle fêste-steat- en healgeleiderlasers jout ynsjoch yn 'e generaasje fan stabile frekwinsjekammen fan diodepompte fêste-steat- en healgeleiderlasers. Dizze foarútgong is wichtich foar tapassingen yn optyske frekwinsjemetrology.
Fierder lêze:Optyske frekwinsjekammen fan ultrasnelle fêste-steat- en healgeleiderlasers
3. Gaslasers
·Optyske pomping yn gaslasers: Bepaalde soarten gaslasers, lykas alkalidamplasers, brûke optyske pomping. Dizze lasers wurde faak brûkt yn tapassingen dy't koherinte ljochtboarnen mei spesifike eigenskippen fereaskje.
Boarnen foar optyske pompen
UntladingslampenUntladingslampen, dy't faak brûkt wurde yn lampepomplasers, wurde brûkt fanwegen har hege krêft en brede spektrum. YA Mandryko et al. hawwe in krêftmodel ûntwikkele foar it generearjen fan ympulsbôge-ûntlading yn aktive media optyske pompende xenonlampen fan fêste-steatlasers. Dit model helpt de prestaasjes fan ympulspomplampen te optimalisearjen, wat krúsjaal is foar effisjinte laseroperaasje.
Laserdiodes:Brûkt yn diode-pompte lasers, biede laserdiodes foardielen lykas hege effisjinsje, kompakte grutte, en de mooglikheid om fyn ôfstimd te wurden.
Fierder lêze:wat is in laserdiode?
FlitslampenFlitslampen binne yntinse, breedspektrum ljochtboarnen dy't faak brûkt wurde foar it pompen fan fêste-steatlasers, lykas ruby- of Nd:YAG-lasers. Se leverje in ljochtútbarsting mei hege yntensiteit dy't it lasermedium oanwakkeret.
BôgelampenFergelykber mei flitslampen, mar ûntworpen foar trochgeande operaasje, biede bôgelampen in stabile boarne fan yntins ljocht. Se wurde brûkt yn tapassingen wêr't trochgeande weach (CW) laseroperaasje fereaske is.
LED's (Ljochtútstjittende diodes)Hoewol net sa gewoan as laserdiodes, kinne LED's brûkt wurde foar optyske pompen yn bepaalde tapassingen mei leech fermogen. Se binne foardielich fanwegen har lange libbensdoer, lege kosten en beskikberens yn ferskate golflingten.
SinneljochtYn guon eksperimintele opstellingen is konsintrearre sinneljocht brûkt as in pompboarne foar sinne-pompte lasers. Dizze metoade benut sinne-enerzjy, wêrtroch't it in duorsume en kosten-effektive boarne is, hoewol it minder kontrolearber en minder yntinsyf is yn ferliking mei keunstmjittige ljochtboarnen.
Fiber-keppele laserdiodesDit binne laserdiodes keppele oan optyske fezels, dy't it pompljocht effisjinter oan it lasermedium leverje. Dizze metoade is benammen nuttich yn glêstriedlasers en yn situaasjes wêr't krekte levering fan pompljocht krúsjaal is.
Oare lasersSoms wurdt ien laser brûkt om in oare te pompen. Bygelyks, in frekwinsje-ferdûbele Nd:YAG-laser kin brûkt wurde om in kleurstoflaser te pompen. Dizze metoade wurdt faak brûkt as spesifike golflingten nedich binne foar it pompproses dy't net maklik berikt wurde kinne mei konvinsjonele ljochtboarnen.
Diode-pompte fêste-steat laser
Inisjele enerzjyboarneIt proses begjint mei in diodelaser, dy't tsjinnet as de pompboarne. Diodelasers wurde keazen fanwegen har effisjinsje, kompakte grutte en fermogen om ljocht út te stjoeren op spesifike golflingten.
Pompljocht:De diodelaser stjoert ljocht út dat wurdt absorbearre troch it fêste-steat fersterkingsmedium. De golflingte fan 'e diodelaser wurdt oanpast oan 'e absorpsje-eigenskippen fan it fersterkingsmedium.
Fêste-steatFersterking Medium
Materiaal:It fersterkingsmedium yn DPSS-lasers is typysk in fêste-steat materiaal lykas Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Granaat), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), of Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminium Granaat).
Doping:Dizze materialen binne dopeare mei seldsume ierde-ionen (lykas Nd of Yb), dy't de aktive laser-ionen binne.
Enerzjyabsorpsje en oanstjoering:As it pompljocht fan 'e diodelaser it fersterkingsmedium yngiet, absorbearje de seldsume ierde-ionen dizze enerzjy en wurde se oanstutsen nei hegere enerzjytastannen.
Befolkingsinversje
Befolkingsynversje berikke:De kaai ta laseraksje is it berikken fan in populaasje-ynverzje yn it fersterkingsmedium. Dit betsjut dat mear ioanen yn in oanstutsen steat binne as yn 'e grûnsteat.
Stimulearre útstjit:Sadree't populaasje-ynverzje berikt is, kin de ynfiering fan in foton dat oerienkomt mei it enerzjyferskil tusken de opteinde en grûnsteaten de opteinde ioanen stimulearje om werom te gean nei de grûnsteat, wêrtroch't in foton yn it proses útstjit.
Optyske resonator
Spiegels: It fersterkingsmedium wurdt pleatst yn in optyske resonator, typysk foarme troch twa spegels oan elk ein fan it medium.
Feedback en fersterking: Ien fan 'e spegels is tige reflektearjend, en de oare is foar in part reflektearjend. Fotonen stuiterje hinne en wer tusken dizze spegels, stimulearje mear útstjit en fersterkje it ljocht.
Laseremisje
Koherint ljocht: De fotonen dy't útstjoerd wurde binne koherint, wat betsjut dat se yn faze binne en deselde golflingte hawwe.
Utfier: De foar in part reflektearjende spegel lit in part fan dit ljocht troch, wêrtroch't de laserstriel foarmet dy't de DPSS-laser ferlit.
Pompgeometrieën: Syd- vs. Einpompen
| Pompmetoade | Beskriuwing | Applikaasjes | Foardielen | Útdagings |
|---|---|---|---|---|
| Sydpompen | Pompljocht ynfierd loodrecht op it lasermedium | Stêf- of glêstriedlasers | Uniforme ferdieling fan pompljocht, geskikt foar tapassingen mei hege krêft | Net-unifoarme fersterkingsferdieling, legere strielkwaliteit |
| Einpompen | Pompljocht rjochte lâns deselde as as de laserstraal | Fêste-steatlasers lykas Nd:YAG | Uniforme fersterkingsferdieling, hegere strielkwaliteit | Komplekse ôfstimming, minder effisjinte waarmteôffier yn lasers mei hege krêft |
Easken foar effektyf pompljocht
| Eask | Belang | Ynfloed/Balâns | Oanfoljende notysjes |
|---|---|---|---|
| Spektrum geskiktheid | Golflingte moat oerienkomme mei it absorpsjespektrum fan it lasermedium | Soarget foar effisjinte absorpsje en effektive populaasje-ynverzje | - |
| Yntensiteit | Moat heech genôch wêze foar it winske eksitaasjenivo | Te hege yntensiteiten kinne termyske skea feroarsaakje; te leech sil gjin populaasje-ynverzje berikke | - |
| Beamkwaliteit | Benammen kritysk yn einpompte lasers | Soarget foar effisjinte koppeling en draacht by oan de kwaliteit fan 'e útstjoerde laserstriel | Hege strielkwaliteit is krúsjaal foar krekte oerlaap fan pompljocht en lasermodusfolume |
| Polarisaasje | Ferplicht foar media mei anisotropyske eigenskippen | Ferbetteret de absorpsje-effisjinsje en kin ynfloed hawwe op de polarisaasje fan útstjoerde laserljocht | Spesifike polarisaasjetastân kin nedich wêze |
| Yntensiteitslûd | Lege lûdsnivo's binne krúsjaal | Fluktuaasjes yn 'e ljochtintensiteit fan' e pomp kinne ynfloed hawwe op 'e kwaliteit en stabiliteit fan' e laserútfier | Wichtich foar tapassingen dy't hege stabiliteit en presyzje fereaskje |
Pleatsingstiid: 1 desimber 2023