Abonu Nian Socia Amaskomunikilaro Por Prompta Afiŝo
Ĉe ĝia esenco, laserpumpado estas la procezo de energiigado de medio por atingi staton kie ĝi povas elsendi laseran lumon. Ĉi tio estas kutime farita per injekto de lumo aŭ elektra kurento en la medion, ekscitante ĝiajn atomojn kaj kondukante al la emisio de kohera lumo. Ĉi tiu baza procezo evoluis signife ekde la apero de la unuaj laseroj en la mid-20-a jarcento.
Dum ofte modelite per interezekvacioj, laserpumpado estas principe kvantemekanika procezo. Ĝi implikas malsimplajn interagojn inter fotonoj kaj la atoma aŭ molekula strukturo de la gajnmedio. Progresintaj modeloj konsideras fenomenojn kiel Rabi-osciladojn, kiuj disponigas pli nuancan komprenon de tiuj interagoj.
Laserpumpado estas procezo kie energio, tipe en la formo de lumo aŭ elektra kurento, estas liverita al la gajnomedio de lasero por levi siajn atomojn aŭ molekulojn al pli altaj energistatoj. Tiu energitransigo estas decida por realigado de populacio-inversio, ŝtato kie pli da partikloj estas ekscititaj ol en pli malalta energistato, ebligante la medion plifortigi lumon per stimulita emisio. La procezo implikas malsimplajn kvantumajn interagojn, ofte modeligitajn per interezekvacioj aŭ pli progresintaj kvantumaj mekanikaj kadroj. Ŝlosilaj aspektoj inkluzivas la elekton de pumpilfonto (kiel laseraj diodoj aŭ senŝargiĝlampoj), pumpilgeometrio (flanka aŭ fina pumpado), kaj la optimumigo de pumpillumkarakterizaĵoj (spektro, intenseco, radiokvalito, polusiĝo) por kongrui kun la specifaj postuloj de la. akiri mediumon. Laserpumpado estas fundamenta en diversaj laserspecoj, inkluzive de solidsubstancaj, duonkonduktaĵoj kaj gasaj laseroj, kaj estas esenca por la efika kaj efika operacio de la lasero.
Varioj de Optike Pumpitaj Laseroj
1. Solid-Stataj Laseroj kun Dopitaj Izoliloj
· Superrigardo:Tiuj laseroj uzas elektre izolan gastigan medion kaj fidas je optika pumpado por energiigi laser-aktivajn jonojn. Ofta ekzemplo estas neodimo en YAG-laseroj.
·Lastatempa Esploro:Studo de A. Antipov et al. diskutas solidsubstancan preskaŭ-IR-laseron por spin-interŝanĝa optika pumpado. Ĉi tiu esplorado elstarigas la progresojn en solidsubstanca laserteknologio, precipe en la preskaŭ-infraruĝa spektro, kiu estas decida por aplikoj kiel medicina bildigo kaj telekomunikado.
Plia Legado:Solid-State Near-IR Lasero por Spin-Interŝanĝa Optika Pumpado
2. Semikonduktaĵaj Laseroj
·Ĝeneralaj Informoj: Tipe elektre pumpitaj, semikonduktaĵaj laseroj ankaŭ povas profiti el optika pumpado, precipe en aplikoj postulantaj altan brilon, kiel ekzemple Vertikalaj Eksteraj Kavaj Surfacaj Elaj Laseroj (VECSELoj).
·Lastatempaj Evoluoj: La laboro de U. Keller pri optikaj frekvencaj kombiloj de ultrarapidaj solidsubstancaj kaj duonkonduktaĵaj laseroj disponigas sciojn pri la generacio de stabilaj frekvenckombiloj de diod-pumpitaj solidsubstancaj kaj duonkonduktaĵlaseroj. Ĉi tiu progreso estas signifa por aplikoj en optika frekvenca metrologio.
Plia Legado:Optikaj frekvencaj kombiloj de ultrarapidaj solidsubstancaj kaj duonkonduktaj laseroj
3. Gasaj Laseroj
·Optika Pumpado en Gasaj Laseroj: Iuj specoj de gasaj laseroj, kiel alkalaj vaporaj laseroj, uzas optikan pumpadon. Tiuj laseroj ofte estas uzitaj en aplikoj postulantaj koherajn lumfontojn kun specifaj trajtoj.
Fontoj por Optika Pumpado
Malŝarĝaj Lampoj: Oftaj en lamp-pumpitaj laseroj, senŝargiĝlampoj estas uzitaj por sia alta potenco kaj larĝa spektro. YA Mandryko et al. evoluigis potencomodelon de impulsa arka malŝarĝo generacio en aktiva amaskomunikilaro optikaj pumpado ksenonlampoj de solidsubstancaj laseroj. Ĉi tiu modelo helpas optimumigi la agadon de impulsaj pumpaj lampoj, decidaj por efika lasera operacio.
Laser Diodoj:Uzitaj en diod-pumpitaj laseroj, laseraj diodoj ofertas avantaĝojn kiel alta efikeco, kompakta grandeco kaj la kapablo esti fajne agorditaj.
Plia legado:kio estas lasera diodo?
Ekbrilaj Lampoj: Fulmlampoj estas intensaj, larĝspektraj lumfontoj kiuj estas ofte uzitaj por pumpado de solidsubstancaj laseroj, kiel ekzemple rubeno aŭ Nd:YAG laseroj. Ili provizas alt-intensan eksplodon de lumo kiu ekscitas la laseran medion.
Arkaj Lampoj: Similaj al fulmlampoj sed dizajnitaj por daŭra funkciado, arkaj lampoj ofertas konstantan fonton de intensa lumo. Ili estas uzitaj en aplikoj kie kontinua ondo (CW) laseroperacio estas postulata.
LEDoj (Lumo-Emisaj Diodoj): Kvankam ne tiel oftaj kiel laseraj diodoj, LED-oj povas esti uzataj por optika pumpado en certaj malalt-fortaj aplikoj. Ili estas avantaĝaj pro sia longa vivo, malalta kosto, kaj havebleco en diversaj ondolongoj.
Sunlumo: En kelkaj eksperimentaj aranĝoj, koncentrita sunlumo estis utiligita kiel pumpfonto por sunpumpitaj laseroj. Ĉi tiu metodo utiligas sunenergion, igante ĝin renovigebla kaj kostefika fonto, kvankam ĝi estas malpli regebla kaj malpli intensa kompare kun artefaritaj lumfontoj.
Fibro-Kuplitaj Lasero-Diodoj: Ĉi tiuj estas laseraj diodoj kunligitaj al optikaj fibroj, kiuj liveras la pumpillumon pli efike al la lasermedio. Tiu metodo estas precipe utila en fibraj laseroj kaj en situacioj kie preciza livero de pumpillumo estas decida.
Aliaj Laseroj: Foje, unu lasero estas uzata por pumpi alian. Ekzemple, frekvenc-duobligita Nd: YAG-lasero eble estos uzita por pumpi tinkturfarblaseron. Tiu metodo ofte estas uzita kiam specifaj ondolongoj estas postulataj por la pumpadprocezo kiu ne estas facile atingita per konvenciaj lumfontoj.
Diod-pumpita solidsubstanca lasero
Komenca Energiofonto: La procezo komenciĝas per dioda lasero, kiu funkcias kiel la pumpfonto. Diodaj laseroj estas elektitaj por sia efikeco, kompakta grandeco kaj kapablo elsendi lumon ĉe specifaj ondolongoj.
Pumpila Lumo:La dioda lasero elsendas lumon, kiu estas sorbita de la solidsubstanca gajnmedio. La ondolongo de la dioda lasero estas tajlorita por egali la sorbadkarakterizaĵojn de la gajnmedio.
Solid-StatoGajno Medium
Materialo:La gajnmedio en DPSS-laseroj estas tipe solidsubstanca materialo kiel Nd:YAG (Neodim-dopita Yttrium Aluminium Grenat), Nd:YVO4 (Neodim-dopita Yttrium Orthovanadate), aŭ Yb:YAG (Ytterbium-dopita Yttrium Aluminium Grenat).
Dopado:Tiuj materialoj estas dopitaj kun rara-teraj jonoj (kiel Nd aŭ Yb), kiuj estas la aktivaj laserjonoj.
Energio-sorbado kaj ekscito:Kiam la pumpillumo de la dioda lasero eniras la gajnan medion, la rara-teraj jonoj sorbas ĉi tiun energion kaj ekscitiĝas al pli altaj energiaj statoj.
Inverso de la loĝantaro
Atingo de Populacia Inversio:La ŝlosilo al lasera ago estas atingi popolan inverson en la gajna medio. Tio signifas ke pli da jonoj estas en ekscitita stato ol en la bazstato.
Stimulita Emisio:Post kiam populacio-inversio estas atingita, la enkonduko de fotono egalrilatanta al la energidiferenco inter la ekscititaj kaj bazŝtatoj povas stimuli la ekscititajn jonojn por reveni al la bazstato, elsendante fotonon en la procezo.
Optika Resonator
Speguloj: La gajnmedio estas metita ene de optika resonator, tipe formita per du speguloj ĉe ĉiu fino de la medio.
Reago kaj Plifortigo: Unu el la speguloj estas tre reflekta, kaj la alia estas parte reflekta. Fotonoj resaltas tien kaj reen inter ĉi tiuj speguloj, stimulante pli da emisioj kaj plifortigante la lumon.
Lasera Emisio
Kohera Lumo: La fotonoj kiuj estas elsenditaj estas koheraj, tio signifas, ke ili estas en fazo kaj havas la saman ondolongon.
Produktaĵo: La parte reflekta spegulo permesas iom el tiu lumo trapasi, formante la laserradion kiu forlasas la DPSS-laseron.
Pumpado de Geometrioj: Flanka kontraŭ Fina Pumpado
| Pumpa Metodo | Priskribo | Aplikoj | Avantaĝoj | Defioj |
|---|---|---|---|---|
| Flanka Pumpado | Pumpila lumo enkondukita perpendikulare al la lasermedio | Bastono aŭ fibraj laseroj | Uniforma distribuado de pumpila lumo, taŭga por alt-potencaj aplikoj | Ne-unuforma gajna distribuo, pli malalta trabo-kvalito |
| Finu Pumpadon | Pumpilumon direktitan laŭ la sama akso kiel la lasera radio | Solidsubstancaj laseroj kiel Nd:YAG | Uniforma gajna distribuo, pli alta trabo-kvalito | Kompleksa paraleligo, malpli efika varmodissipado en alt-motoraj laseroj |
Postuloj por Efika Pumpila Lumo
| Postulo | Graveco | Efiko/Ekvilibro | Pliaj Notoj |
|---|---|---|---|
| Spektro Taŭgeco | Ondolongo devas kongrui kun la sorbada spektro de la lasermedio | Certigas efikan sorbadon kaj efikan popolinversion | - |
| Intenseco | Devas esti sufiĉe alta por dezirata ekscitnivelo | Tro altaj intensecoj povas kaŭzi termikan damaĝon; tro malalta ne atingos popolan inverson | - |
| Trabo Kvalito | Aparte kritika en fin-pumpitaj laseroj | Certigas efikan kupladon kaj kontribuas al elsendita lasera radio-kvalito | Alta radiokvalito estas decida por preciza interkovro de pumpillumo kaj laserreĝimvolumeno |
| Polarizo | Bezonata por amaskomunikilaro kun anizotropaj trajtoj | Plibonigas sorban efikecon kaj povas influi elsenditan laseran lumon-polusiĝon | Specifa polusiĝstato povas esti necesa |
| Intensa Bruo | Malaltaj bruaj niveloj estas decidaj | Fluktuoj en pumpila lumintenseco povas influi laseran eligkvaliton kaj stabilecon | Grava por aplikoj postulantaj altan stabilecon kaj precizecon |
Afiŝtempo: Dec-01-2023