Regjistrohuni në mediat tona sociale për postim të shpejtë
Në thelb të tij, pompimi me lazer është procesi i energjisë së një mediumi për të arritur një gjendje ku mund të lëshojë dritë lazer. Kjo zakonisht bëhet duke injektuar dritë ose rrymë elektrike në medium, duke emocionuar atomet e tij dhe duke çuar në emetimin e dritës koherente. Ky proces themelor ka evoluar ndjeshëm që nga ardhja e lazerëve të parë në mesin e shekullit të 20-të.
Ndërsa shpesh modelohet nga ekuacionet e normës, pompimi me lazer është thelbësisht një proces mekanik kuantik. Ai përfshin ndërveprime të ndërlikuara midis fotoneve dhe strukturës atomike ose molekulare të mediumit të fitimit. Modelet e përparuara i konsiderojnë fenomene si lëkundjet e Rabi, të cilat ofrojnë një kuptim më të nuancuar të këtyre ndërveprimeve.
Pompimi me lazer është një proces ku energjia, zakonisht në formën e rrymës së dritës ose elektrike, furnizohet në një medium të fitimit të një lazeri për të ngritur atomet ose molekulat e tij në gjendje më të lartë të energjisë. Ky transferim i energjisë është thelbësor për arritjen e përmbysjes së popullsisë, një gjendje ku më shumë grimca janë të ngazëllyer sesa në një gjendje më të ulët energjie, duke bërë të mundur që mediumi të forcojë dritën përmes emetimit të stimuluar. Procesi përfshin ndërveprime të ndërlikuara kuantike, të modeluara shpesh përmes ekuacioneve të normës ose kornizave më të përparuara mekanike kuantike. Aspektet kryesore përfshijnë zgjedhjen e burimit të pompës (si diodat lazer ose llambat e shkarkimit), gjeometrinë e pompës (pompimin anësor ose fundor), dhe optimizimin e karakteristikave të dritës së pompës (spektri, intensiteti, cilësia e rrezes, polarizimi) për të përputhur me kërkesat specifike të mediumit të fitimit. Pompimi me lazer është thelbësor në lloje të ndryshme lazer, duke përfshirë lazerët e gjendjes së ngurtë, gjysmëpërçuesit dhe gazit, dhe është thelbësore për funksionimin efikas dhe efektiv të lazerit.
Varieteteve të lazerëve të pompuar optikisht
1. Lazer me gjendje të ngurtë me izolues të dopeduar
· Përmbledhje:Këta lazer përdorin një medium host izolues elektrik dhe mbështeten në pompimin optik për të energjizuar jonet aktive me lazer. Një shembull i zakonshëm është neodymium në lazerët e YAG.
·Hulumtimi i fundit:Një studim nga A. Antipov et al. Diskuton një lazer afër shtetit të ngurtë afër-IR për pompimin optik të shkëmbimit spin. Ky hulumtim nxjerr në pah përparimet në teknologjinë lazer me gjendje të ngurtë, veçanërisht në spektrin me infra të kuqe, i cili është thelbësor për aplikime si imazhe mjekësore dhe telekomunikacion.
Leximi i mëtejshëm:Një lazer afër shtetit të ngurtë-IR për pompimin optik të shkëmbimit të spin-shkëmbimit
2. lazer gjysmëpërçues
·Informacione të përgjithshme: Lazerët e pompuar në mënyrë tipike të pompuara elektrike, lazerët gjysmëpërçues gjithashtu mund të përfitojnë nga pompimi optik, veçanërisht në aplikimet që kërkojnë shkëlqim të lartë, siç janë lazerët vertikalë të sipërfaqes së zgavrës së jashtme që lëshojnë lazer (VECSEL).
·Zhvillimet e fundit: Puna e U. Keller për krehje të frekuencës optike nga lazerët e gjendjes së ngurtë ultrafastike dhe gjysmëpërçuesit sigurojnë njohuri për gjenerimin e krehjeve të frekuencës së qëndrueshme nga lazerët e gjendjes së ngurtë të pompuar dhe gjysmëpërçuesit. Ky përparim është i rëndësishëm për aplikimet në metrologjinë e frekuencës optike.
Leximi i mëtejshëm:Kombinat e frekuencës optike nga lazerët ultrafastë të gjendjes së ngurtë dhe gjysmëpërçuesit
3. lazerët e gazit
·Pompimi optik në lazerët e gazit: disa lloje të lazerëve të gazit, si lazerët e avullit alkali, përdorin pompimin optik. Këto lazer shpesh përdoren në aplikacione që kërkojnë burime koherente të dritës me veti specifike.
Burimet për pompimin optik
Llambat e shkarkimit: E zakonshme në lazerët e pompuar me llambë, llambat e shkarkimit përdoren për fuqinë e tyre të lartë dhe spektrin e gjerë. Ya Mandryko et al. zhvilloi një model të energjisë së gjenerimit të shkarkimit të harkut të impulsit në media aktive optike pompimi i llambave ksenon të lazerëve me gjendje të ngurtë. Ky model ndihmon në optimizimin e performancës së llambave të pompimit të impulsit, thelbësore për funksionimin efikas të lazerit.
Dioda lazer:Të përdorura në lazerët e pompuar me diodë, diodat lazer ofrojnë avantazhe si efikasiteti i lartë, madhësia kompakte dhe aftësia për t'u akorduar mirë.
Leximi i mëtejshëm:Çfarë është një diodë lazer?
Llamba flash: Llambat flash janë burime të dritës intensive, me spektër të gjerë, të cilat zakonisht përdoren për pompimin e lazerëve të gjendjes së ngurtë, siç janë lazerët Ruby ose ND: YAG. Ato sigurojnë një shpërthim të dritës me intensitet të lartë që ngacmon mediumin lazer.
Llamba me hark: Ngjashëm me llambat flash, por të dizajnuara për funksionim të vazhdueshëm, llambat e harkut ofrojnë një burim të qëndrueshëm të dritës intensive. Ato përdoren në aplikimet ku kërkohet operacioni lazer i valës së vazhdueshme (CW).
LED (dioda që lëshojnë dritë): Ndërsa nuk është aq e zakonshme sa diodat lazer, LED mund të përdoren për pompimin optik në disa aplikacione me fuqi të ulët. Ata janë të dobishëm për shkak të jetës së tyre të gjatë, kosto të ulët dhe disponueshmërisë në gjatësi vale të ndryshme.
Rrezet e diellit: Në disa grupe eksperimentale, rrezet e diellit të përqendruar janë përdorur si një burim pompë për lazerët me pompë diellore. Kjo metodë shfrytëzon energjinë diellore, duke e bërë atë një burim të rinovueshëm dhe me kosto efektive, megjithëse është më pak e kontrollueshme dhe më pak intensive në krahasim me burimet e dritës artificiale.
Dioda lazer të bashkuara me fibra: Këto janë dioda lazer të shoqëruara me fibra optike, të cilat e japin dritën e pompës në mënyrë më efikase në mediumin lazer. Kjo metodë është veçanërisht e dobishme në lazerët e fibrave dhe në situatat kur shpërndarja e saktë e dritës së pompës është thelbësore.
Lazer të tjerë: Ndonjëherë, një lazer përdoret për të pompuar një tjetër. Për shembull, një lazer ND: YAG i dyfishuar nga frekuenca mund të përdoret për të pompuar një lazer ngjyrosje. Kjo metodë shpesh përdoret kur kërkohen gjatësi vale specifike për procesin e pompimit që nuk arrihet lehtësisht me burime konvencionale të dritës.
Lazer me shtet të ngurtë të pompuar me diodë
Burimi fillestar i energjisë: Procesi fillon me një lazer diode, i cili shërben si burim pompë. Lazerët e diodës janë zgjedhur për efikasitetin e tyre, madhësinë kompakte dhe aftësinë për të lëshuar dritë në gjatësi vale specifike.
Drita e pompës:Lazeri i diodës lëshon dritë që thithet nga mediumi i fitimit të gjendjes së ngurtë. Gjatësia e valës së lazerit të diodës është përshtatur që të përputhet me karakteristikat e thithjes së mediumit të fitimit.
Gjendje e ngurtëFitoj medium
Materiali:Mediumi i fitimit në lazerët DPSS është zakonisht një material me gjendje të ngurtë si ND: YAG (neodymium-doped yttrium alumini Garnet), ND: YVO4 (neodymium-doped yttrium orthovanadate), ose YB: YAG (YTTERBIUM-DOPED YTTRIUM ALUMINUM GARNETUM).
Doping:Këto materiale janë të dyfishta me jone me tokë të rrallë (si ND ose YB), të cilat janë jonet aktive lazer.
Thithja dhe ngacmimi i energjisë:Kur drita e pompës nga lazeri i diodës hyn në mediumin e fitimit, jonet e tokës së rrallë thithin këtë energji dhe ngacmohen në gjendje më të larta të energjisë.
Përmbysja e popullsisë
Arritja e përmbysjes së popullsisë:Theelësi i veprimit lazer është arritja e një përmbysjeje të popullsisë në mediumin e fitimit. Kjo do të thotë që më shumë jone janë në një gjendje të ngazëllyer sesa në gjendjen tokësore.
Emetimi i stimuluar:Pasi të arrihet përmbysja e popullsisë, futja e një fotoni që korrespondon me ndryshimin e energjisë midis shteteve të ngacmuara dhe tokësore mund të stimulojë jonet e ngacmuara për t'u rikthyer në gjendjen tokësore, duke lëshuar një foton në proces.
Rezonator optik
Pasqyrat: Mediumi i fitimit vendoset brenda një rezonatori optik, i formuar në mënyrë tipike nga dy pasqyra në secilin skaj të mediumit.
Reagimi dhe amplifikimi: Njëra prej pasqyrave është shumë reflektuese, dhe tjetra është pjesërisht reflektuese. Fotonet kërcejnë mbrapa dhe me radhë midis këtyre pasqyrave, duke stimuluar më shumë emetime dhe duke forcuar dritën.
Emetim lazer
Drita koherente: Fotonet që lëshohen janë koherente, do të thotë se janë në fazë dhe kanë të njëjtën gjatësi vale.
Prodhimi: Pasqyra pjesërisht reflektuese lejon që disa nga kjo dritë të kalojnë, duke formuar rrezen lazer që del nga lazeri DPSS.
Gjeometritë e pompimit: Pompimi Ana vs Fundi
| Metoda e pompimit | Përshkrim | Aplikime | Avantazhe | Sfida |
|---|---|---|---|---|
| Pompim anësor | Drita e pompës prezantoi pingul me mediumin lazer | Shufra ose lazer me fibra | Shpërndarja uniforme e dritës së pompës, e përshtatshme për aplikime me fuqi të lartë | Shpërndarja jo-uniforme e fitimit, cilësia e rrezeve më të ulët |
| Fund pompimi | Drita e pompës e drejtuar përgjatë të njëjtit bosht si rrezja lazer | Lazer me gjendje të ngurtë si ND: YAG | Shpërndarja uniforme e fitimit, cilësi më e lartë e rrezes | Rreshtimi kompleks, shpërndarja më pak efikase e nxehtësisë në lazer me fuqi të lartë |
Kërkesat për dritën efektive të pompës
| Kërkesë | Rëndësi | Ndikim/ekuilibër | Shënime shtesë |
|---|---|---|---|
| Përshtatshmëria e spektrit | Gjatësia e valës duhet të përputhet me spektrin e thithjes së mediumit lazer | Siguron thithjen efikase dhe përmbysjen efektive të popullsisë | - |
| Intensitet | Duhet të jetë mjaft i lartë për nivelin e dëshiruar të ngacmimit | Intensitetet tepër të larta mund të shkaktojnë dëme termike; Shumë e ulët nuk do të arrijë përmbysjen e popullsisë | - |
| Cilësia e rrezes | Veçanërisht kritike në lazerët e pompuar fundor | Siguron bashkim efikas dhe kontribuon në cilësinë e emetuar të rrezes lazer | Cilësia e lartë e rrezes është thelbësore për mbivendosjen e saktë të dritës së pompës dhe vëllimit të mënyrës lazer |
| Polarizim | Kërkohet për media me veti anizotropike | Rrit efikasitetin e thithjes dhe mund të ndikojë në polarizimin e dritës lazer të emetuar | Gjendja specifike e polarizimit mund të jetë e nevojshme |
| Zhurmë intensiteti | Nivelet e ulëta të zhurmës janë thelbësore | Luhatjet në intensitetin e dritës së pompës mund të ndikojnë në cilësinë e daljes lazer dhe stabilitetin | E rëndësishme për aplikimet që kërkojnë stabilitet dhe saktësi të lartë |
Koha e postimit: Dhjetor-01-2023