Abonu niajn sociajn rimedojn por prompta afiŝo
Ĉe ĝia esenco, lasero -pumpado estas la procezo energii medion por atingi staton, kie ĝi povas elsendi laseron. Ĉi tio estas tipe farita per injektado de lumo aŭ elektra kurento en la mediumon, eksciti ĝiajn atomojn kaj kondukante al la emisio de kohera lumo. Ĉi tiu fundamenta procezo evoluis signife ekde la alveno de la unuaj laseroj meze de la 20a jarcento.
Dum ofte modeligita per tarifaj ekvacioj, lasera pumpado estas esence kvantuma mekanika procezo. Ĝi implikas komplikajn interagojn inter fotonoj kaj la atoma aŭ molekula strukturo de la gajno. Altnivelaj modeloj konsideras fenomenojn kiel rabi -oscilojn, kiuj donas pli nuancan komprenon pri ĉi tiuj interagoj.
Lasero -pumpado estas procezo, kie energio, tipe en formo de lumo aŭ elektra kurento, estas liverita al la gajno de lasero por levi siajn atomojn aŭ molekulojn al pli altaj energiaj statoj. Ĉi tiu energi -translokigo estas kerna por atingi inversigon de la loĝantaro, stato, kie pli da eroj estas ekscititaj ol en pli malalta energia stato, ebligante la medion amplifi lumon per stimulita emisio. La procezo implikas komplikajn kvantajn interagojn, ofte modeligitajn per ritmaj ekvacioj aŭ pli progresintaj kvantaj mekanikaj kadroj. Ŝlosilaj aspektoj inkluzivas la elekton de pumpila fonto (kiel laseraj diodoj aŭ malŝarĝaj lampoj), pumpila geometrio (flanka aŭ fina pumpado), kaj la optimumigon de pumpaj malpezaj trajtoj (spektro, intenseco, trabo -kvalito, polarizo) por kongrui kun la specifaj postuloj de la gajno. Lasero-pumpado estas fundamenta en diversaj laseraj tipoj, inkluzive de solid-stato, semikonduktaĵo, 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 dopaj izoliloj
· Superrigardo:Ĉi tiuj laseroj uzas elektre izolantan gastigan mediumon kaj dependas de optika pumpado por energii laser-aktivajn jonojn. Ofta ekzemplo estas neodimio en YAG -laseroj.
·Lastatempa esplorado:Studo de A. Antipov et al. Diskutas solid-staton proksime-IR-laseron por spin-interŝanĝa optika pumpado. Ĉi tiu esplorado emfazas la progresojn en solidŝtata lasera teknologio, precipe en la preskaŭ-infraruĝa spektro, kiu estas kerna por aplikoj kiel medicina bildigo kaj telekomunikado.
Plia legado:Solid-State Proksima-IR-Lasero por Spin-interŝanĝa Optika Pumpado
2. Semikonduktaĵaj laseroj
·Ĝeneralaj informoj: Tipe elektre pumpitaj, duonkonduktaĵaj laseroj ankaŭ povas profiti de optika pumpado, precipe en aplikoj postulantaj altan brilon, kiel vertikala ekstera kavo -surfaco elsendanta laserojn (VECSELS).
·Lastatempaj evoluoj: La laboro de U. Keller pri optikaj frekvencaj kombiloj de ultrarapida solid-stato kaj duonkonduktaĵaj laseroj donas komprenojn pri la generacio de stabilaj frekvencaj kombiloj de diodaj solidaj kaj semikonduktaĵaj laseroj. Ĉi tiu progresado estas signifa por aplikoj en optika frekvenca metrologio.
Plia legado:Optikaj frekvencaj kombiloj el ultrarapida solidŝtataj kaj duonkonduktaĵaj laseroj
3. Gasaj laseroj
·Optika pumpado en gasaj laseroj: Iuj specoj de gasaj laseroj, kiel alkalaj vaporaj laseroj, uzas optikan pumpadon. Ĉi tiuj laseroj ofte estas uzataj en aplikoj postulantaj koherajn lumfontojn kun specifaj proprietoj.
Fontoj por optika pumpado
Malŝarĝaj lampoj: Oftaj en lampoj-pumpitaj laseroj, malŝarĝaj lampoj estas uzataj por sia alta potenco kaj larĝa spektro. Ya Mandryko et al. Disvolvis potencan modelon de impulsa arka malŝarĝa generacio en aktivaj mediaj optikaj pumpantaj ksenonaj lampoj de solidaj stataj laseroj. Ĉi tiu modelo helpas optimumigi la rendimenton de impulsaj pumpantaj lampoj, kerna por efika lasera operacio.
Laseraj diodoj:Uzita en diodaj pumpitaj laseroj, laseraj diodoj ofertas avantaĝojn kiel alta efikeco, kompakta grandeco kaj la kapablo esti fajne agordita.
Plia legado:Kio estas lasera diodo?
Flash -lampoj: Flash-lampoj estas intensaj, larĝ-spektraj lumfontoj, kiuj estas ofte uzataj por pumpi solid-statajn laserojn, kiel Ruby aŭ ND: YAG-laseroj. Ili provizas alt-intensan eksplodon de lumo, kiu ekscitas la laseron.
Arko -lampoj: Simile al Flash -lampoj sed desegnitaj por kontinua operacio, arko -lampoj ofertas konstantan fonton de intensa lumo. Ili estas uzataj en aplikoj, kie necesas lasera operacio de kontinua ondo (CW).
LEDoj (malpezaj emisiaj diodoj): Kvankam ne tiel oftaj kiel laseraj diodoj, LED-oj povas esti uzataj por optika pumpado en iuj malalt-potencaj aplikoj. Ili estas avantaĝaj pro sia longa vivo, malalta kosto kaj havebleco en diversaj ondolongoj.
Sunlumo: En iuj eksperimentaj aranĝoj, koncentrita sunlumo estis uzata kiel pumpfonto por sun-pumpitaj laseroj. Ĉi tiu metodo utiligas sunan energion, igante ĝin renovigebla kaj kostefika fonto, kvankam ĝi estas malpli kontrolebla kaj malpli intensa kompare kun artefaritaj lumfontoj.
Fibro-kupolitaj laseraj diodoj: Ĉi tiuj estas laseraj diodoj kunigitaj al optikaj fibroj, kiuj liveras la pumpilon pli efike al la lasera mezumo. Ĉi tiu metodo estas aparte utila en fibraj laseroj kaj en situacioj, kie preciza liverado de pumpilo estas kerna.
Aliaj Laseroj: Foje, unu lasero estas uzata por pumpi alian. Ekzemple, frekvenc-duobla ND: YAG-lasero povus esti uzata por pumpi tinkturfarban laseron. Ĉi tiu metodo ofte estas uzata kiam specifaj ondolongoj estas bezonataj por la pumpanta procezo, kiu ne facile atingeblas per konvenciaj lumfontoj.
Diod-pumpita solida stato lasero
Komenca energifonto: La procezo komenciĝas per dioda lasero, kiu servas kiel la pumpfonto. Diodaj laseroj estas elektitaj por sia efikeco, kompakta grandeco kaj kapablo elsendi lumon ĉe specifaj ondolongoj.
Pump Lumo:La dioda lasero elsendas lumon, kiu estas sorbita de la solida ŝtata gajno. La ondolongo de la dioda lasero estas adaptita por kongrui kun la absorbaj trajtoj de la gajno.
Solida statoGajni Meza
Materialo:La gajno-mezumo en DPSS-laseroj estas tipe solid-ŝtata materialo kiel ND: YAG (neodimio-dopita yttrium-aluminia granato), Nd: YVO4 (neodimio-dopita jttrium orthovanadate), aŭ yb: yag (ytterbium-doped yttrium aluminum ginet).
Dopado:Ĉi tiuj materialoj estas dopitaj kun raraj teraj jonoj (kiel ND aŭ YB), kiuj estas la aktivaj laseraj jonoj.
Energia absorbo kaj ekscitiĝo:Kiam la pumpilo de la dioda lasero eniras la gajnon, la maloftaj teraj jonoj sorbas ĉi tiun energion kaj ekscitiĝas al pli altaj energiaj statoj.
Loĝantara inversigo
Atingo de loĝantara inversigo:La ŝlosilo por lasera agado estas atingi loĝantaron en la gajno. Ĉi tio signifas, ke pli da jonoj estas en ekscitita stato ol en la tera stato.
Stimulita emisio:Post kiam la inversigo de la loĝantaro estas atingita, la enkonduko de fotono responda al la energia diferenco inter la ekscititaj kaj teraj statoj povas stimuli la ekscititajn jonojn reveni al la tera stato, elsendante fotonon en la procezo.
Optika resonilo
Speguloj: La gajno -mezumo estas metita ene de optika resonilo, tipe formita de du speguloj ĉe ĉiu fino de la mediumo.
Retrosciigo kaj amplifado: 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 amplifante la lumon.
Lasera emisio
Kohera lumo: La fotonoj elsenditaj estas koheraj, signifante ke ili estas en fazo kaj havas la saman ondolongon.
Eligo: La parte reflekta spegulo permesas iom da ĉi tiu lumo trapasi, formante la laseron -trabon, kiu eliras el la DPSS -lasero.
Pumpantaj Geometrioj: Flanko vs. End Pumping
| Pumpanta metodo | Priskribo | Aplikoj | Avantaĝoj | Defioj |
|---|---|---|---|---|
| Flanka pumpado | Pump -lumo enkondukita perpendikle al la lasera mezo | Vergo aŭ fibraj laseroj | Uniforma distribuo de pumplumo, taŭga por altrapidaj aplikoj | Ne-unuforma gajno-distribuo, pli malalta trabo-kvalito |
| Fina pumpado | Pumplumo direktita laŭ la sama akso kiel la lasera trabo | Solid-stataj laseroj kiel ND: YAG | Uniforma gajno -distribuo, pli alta trabo -kvalito | Kompleksa vicigo, malpli efika varmo-disipado en alt-potencaj laseroj |
Postuloj por efika pumplumo
| Postulo | Graveco | Efiko/Ekvilibro | Pliaj notoj |
|---|---|---|---|
| Spektra taŭgeco | Ondolongo devas kongrui kun la absorba spektro de la lasera mezo | Certigas efikan absorbadon kaj efikan inversigon de la loĝantaro | - |
| Intenseco | Devas esti sufiĉe alta por dezirata ekscitnivelo | Tro altaj intensecoj povas kaŭzi termikan damaĝon; Tro malalta ne atingos loĝantaron | - |
| Trabo kvalito | Aparte kritika en fin-pumpitaj laseroj | Certigas efikan kupladon kaj kontribuas al elsendita lasera trabo -kvalito | Alta trabo -kvalito estas kerna por preciza interkovro de pumpilo kaj lasera reĝima volumo |
| Polarizo | Bezonata por amaskomunikiloj kun anisotropaj ecoj | Plibonigas absorban efikecon kaj povas influi elsenditan laseron -lumon | Specifa polariza stato povas esti necesa |
| Intensa bruo | Malaltaj bruaj niveloj estas gravegaj | Fluktuoj en pumpilo -luma intenseco povas influi laseron -elira kvalito kaj stabileco | Grava por aplikoj postulantaj altan stabilecon kaj precizecon |
Afiŝotempo: Dec-01-2023