Abonu Niajn Sociajn Retojn Por Rapida Afiŝo
Esence, lasera pumpado estas la procezo de energiigo de medio por atingi staton, kie ĝi povas elsendi laseran lumon. Ĉi tio tipe okazas per injektado de lumo aŭ elektra kurento en la medion, ekscitante ĝiajn atomojn kaj kondukante al la emisio de kohera lumo. Ĉi tiu fundamenta procezo signife evoluis ekde la apero de la unuaj laseroj meze de la 20-a jarcento.
Kvankam ofte modelita per rapidekvacioj, lasera pumpado estas principe kvantummekanika procezo. Ĝi implikas komplikajn interagojn inter fotonoj kaj la atoma aŭ molekula strukturo de la gajnomedio. Altnivelaj modeloj konsideras fenomenojn kiel Rabi-osciladoj, kiuj provizas pli nuancitan komprenon pri ĉi tiuj interagoj.
Lasera pumpado estas procezo kie energio, tipe en la formo de lumo aŭ elektra kurento, estas provizita al la gajnomedio de lasero por levi ĝiajn atomojn aŭ molekulojn al pli altaj energiaj statoj. Ĉi tiu energi-transdono estas decida por atingi populacian inversion, staton kie pli da partikloj estas ekscititaj ol en pli malalta energia stato, ebligante al la medio amplifiki lumon per stimulita emisio. La procezo implikas komplikajn kvantumajn interagojn, ofte modeligitajn per rapid-ekvacioj aŭ pli progresintaj kvantummekanikaj kadroj. Ŝlosilaj aspektoj inkluzivas la elekton de pumpfonto (kiel laserdiodoj aŭ malŝarĝlampoj), pumpgeometrion (flanka aŭ fina pumpado), kaj la optimumigon de pumplumaj karakterizaĵoj (spektro, intenseco, radiokvalito, polusiĝo) por kongrui kun la specifaj postuloj de la gajnomedio. Lasera pumpado estas fundamenta en diversaj lasertipoj, inkluzive de solidstataj, duonkonduktaĵaj kaj gasaj laseroj, kaj estas esenca por la efika kaj efektiva funkciado de la lasero.
Specoj de Optike Pumpitaj Laseroj
1. Solidstataj Laseroj kun Dopitaj Izoliloj
· Superrigardo:Ĉi tiuj laseroj uzas elektre izolantan gastigan medion kaj dependas de optika pumpado por aktivigi laser-aktivajn jonojn. Ofta ekzemplo estas neodimo en YAG-laseroj.
·Lastatempa Esploro:Studo de A. Antipov kaj aliaj diskutas solidstatan preskaŭ-IR-laseron por spin-interŝanĝa optika pumpado. Ĉi tiu esplorado elstarigas la progresojn en solidstata laserteknologio, precipe en la preskaŭ-infraruĝa spektro, kiu estas decida por aplikoj kiel medicina bildigo kaj telekomunikadoj.
Plia legaĵo:Solidstata Proksime-IR Lasero por Spin-Interŝanĝa Optika Pumpado
2. Duonkonduktaj Laseroj
·Ĝeneralaj Informoj: Tipe elektre pumpitaj, duonkonduktaĵaj laseroj ankaŭ povas profiti de optika pumpado, precipe en aplikoj postulantaj altan brilecon, kiel ekzemple Vertikalaj Eksteraj Kavaĵaj Surfacaj Elsendaj Laseroj (VECSELoj).
·Lastatempaj Disvolviĝoj: La laboro de U. Keller pri optikaj frekvenckombiloj el ultrarapidaj solidstataj kaj duonkonduktantaj laseroj provizas komprenojn pri la generado de stabilaj frekvenckombiloj el diod-pumpitaj solidstataj kaj duonkonduktantaj laseroj. Ĉi tiu antaŭeniro estas signifa por aplikoj en optika frekvencmetrologio.
Plia legaĵo:Optikaj frekvencaj kombiloj de ultrarapidaj solidstataj kaj semikonduktaĵaj laseroj
3. Gaslaseroj
·Optika Pumpado en Gaslaseroj: Certaj specoj de gaslaseroj, kiel alkalaj vaporlaseroj, uzas optikan pumpadon. Ĉi tiuj laseroj ofte estas uzataj en aplikoj postulantaj koherajn lumfontojn kun specifaj ecoj.
Fontoj por Optika Pumpado
Malŝarĝaj LampojOftaj en lamp-pumpitaj laseroj, malŝarĝaj lampoj estas uzataj pro sia alta potenco kaj larĝa spektro. YA Mandryko kaj aliaj evoluigis potencan modelon de impulsa arka malŝarĝa generado en aktivaj mediaj optikaj pumpaj ksenonaj lampoj de solidstataj laseroj. Ĉi tiu modelo helpas optimumigi la rendimenton de impulsaj pumpaj lampoj, decida por efika lasera funkciado.
Laserdiodoj:Uzataj en diod-pumpitaj laseroj, laserdiodoj ofertas avantaĝojn kiel alta efikeco, kompakta grandeco, kaj la kapablo esti fajne agorditaj.
Plia legado:kio estas laserdiodo?
FulmlampojFulmlampoj estas intensaj, larĝspektraj lumfontoj, kiuj estas ofte uzataj por pumpi solidstatajn laserojn, kiel ekzemple rubenajn aŭ Nd:YAG-laserojn. Ili provizas alt-intensan lumeksplodon, kiu ekscitas la laseran medion.
ArklampojSimilaj al fulmlampoj sed desegnitaj por kontinua funkciado, arklampoj ofertas konstantan fonton de intensa lumo. Ili estas uzataj en aplikoj kie necesas kontinua ondo (CW) lasera funkciado.
LED-oj (Lum-Eligantaj Diodoj)Kvankam ne tiel oftaj kiel laserdiodoj, LED-oj povas esti uzataj por optika pumpado en certaj malalt-energiaj aplikoj. Ili estas avantaĝaj pro sia longa vivo, malalta kosto kaj havebleco en diversaj ondolongoj.
SunlumoEn iuj eksperimentaj aranĝoj, koncentrita sunlumo estis uzata kiel pumpfonto por sunpumpitaj laseroj. Ĉi tiu metodo utiligas sunenergion, igante ĝin renovigebla kaj kostefika fonto, kvankam ĝi estas malpli kontrolebla kaj malpli intensa kompare kun artefaritaj lumfontoj.
Fibro-Kunligitaj LaserdiodojTemas pri laserdiodoj kunligitaj al optikaj fibroj, kiuj pli efike liveras la pumplumon al la lasera medio. Ĉi tiu metodo estas aparte utila en fibraj laseroj kaj en situacioj kie preciza liverado de pumplumo estas decida.
Aliaj LaserojIafoje, unu lasero estas uzata por pumpi alian. Ekzemple, frekvenc-duobligita Nd: YAG-lasero povus esti uzata por pumpi tinkturlaseron. Ĉi tiu metodo ofte estas uzata kiam specifaj ondolongoj estas necesaj por la pumpadprocezo, kiujn ne facile atingi per konvenciaj lumfontoj.
Diod-pumpita solidstata lasero
Komenca EnergifontoLa procezo komenciĝas per diodlasero, kiu servas kiel pumpfonto. Diodlaseroj estas elektitaj pro sia efikeco, kompakta grandeco kaj kapablo elsendi lumon je specifaj ondolongoj.
Pumpilo Lumo:La diodlasero elsendas lumon, kiu estas absorbita de la solidstata gajnomedio. La ondolongo de la diodlasero estas adaptita por kongrui kun la sorbaj karakterizaĵoj de la gajnomedio.
SolidstataGajno Meza
Materialo:La gajnomedio en DPSS-laseroj estas tipe solidstata materialo kiel Nd:YAG (Neodimi-dopita Yttrium Aluminium Garnet), Nd:YVO4 (Neodimi-dopita Yttrium Orthovanadate), aŭ Yb:YAG (Iterbi-dopita Yttrium Aluminium Garnet).
Dopado:Ĉi tiuj materialoj estas dopitaj per rarateraj jonoj (kiel Nd aŭ Yb), kiuj estas la aktivaj laserjonoj.
Energia Absorbo kaj Ekscito:Kiam la pumpillumo de la diodlasero eniras la gajnomedion, la rarateraj jonoj absorbas ĉi tiun energion kaj ekscitiĝas al pli altaj energiaj statoj.
Populacia Inversio
Atingante Populacian Inversion:La ŝlosilo al lasera agado estas atingi populacian inversion en la gajnomedio. Tio signifas, ke pli da jonoj estas en ekscitita stato ol en la baza stato.
Stimulita Emisio:Post kiam populacia inversio estas atingita, la enkonduko de fotono korespondanta al la energia diferenco inter la ekscitita kaj baza statoj povas stimuli la ekscititajn jonojn por reveni al la baza stato, elsendante fotonon en la procezo.
Optika Resonatoro
Speguloj: La gajnomedio estas metita en optikan resonatoron, tipe formitan de du speguloj ĉe ĉiu fino de la medio.
Religo 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 elsenditaj fotonoj estas koheraj, tio signifas, ke ili estas en fazo kaj havas la saman ondolongon.
Eligo: La parte reflekta spegulo permesas al iom da ĉi tiu lumo trapasi, formante la laseran radion kiu eliras el la DPSS-lasero.
Pumpaj Geometrioj: Flanka kontraŭ Fina Pumpado
| Pumpada Metodo | Priskribo | Aplikoj | Avantaĝoj | Defioj |
|---|---|---|---|---|
| Flanka Pumpado | Pumplumo enkondukita perpendikulare al la lasera medio | Bastonaj aŭ fibraj laseroj | Unuforma distribuo de pumplumo, taŭga por altpotencaj aplikoj | Neunuforma gajnodistribuo, pli malalta radiokvalito |
| Fina Pumpado | Pumplumo direktita laŭ la sama akso kiel la lasera radio | Solidstataj laseroj kiel Nd:YAG | Unuforma gajnodistribuo, pli alta radiokvalito | Kompleksa vicigo, malpli efika varmodisradiado en altpotencaj laseroj |
Postuloj por efika pumplumo
| Postulo | Graveco | Efiko/Ekvilibro | Pliaj Notoj |
|---|---|---|---|
| Spektra Taŭgeco | Ondolongo devas kongrui kun la absorba spektro de la lasera medio | Certigas efikan sorbadon kaj efikan populaciinversion | - |
| Intenseco | Devas esti sufiĉe alta por la dezirata ekscitnivelo | Tro altaj intensecoj povas kaŭzi termikan damaĝon; tro malaltaj ne atingos populaciinversion. | - |
| Traba Kvalito | Precipe kritika en fin-pumpitaj laseroj | Certigas efikan kupladon kaj kontribuas al la kvalito de elsendita lasera radio | Alta lumkvalito estas decida por preciza interkovro de pumplumo kaj laserreĝima volumeno |
| Polarigo | Necesa por medioj kun anizotropaj ecoj | Plibonigas sorban efikecon kaj povas influi la elsenditan laseran lumpolarigon | Specifa polusiĝostato povas esti necesa |
| Intenseca Bruo | Malaltaj bruaj niveloj estas esencaj | Fluktuoj en pumpillumintenseco povas influi la kvaliton kaj stabilecon de la lasera eligo | Grava por aplikoj postulantaj altan stabilecon kaj precizecon |
Afiŝtempo: 1-a de decembro 2023