Mag -subscribe sa aming social media para sa Prompt Post
Sa kakanyahan nito, ang laser pumping ay ang proseso ng pagpapagana ng isang daluyan upang makamit ang isang estado kung saan maaari itong maglabas ng ilaw ng laser. Ito ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng pag -iniksyon ng ilaw o elektrikal na kasalukuyang sa daluyan, kapana -panabik na mga atomo at humahantong sa paglabas ng magkakaugnay na ilaw. Ang prosesong ito ng pundasyon ay nagbago nang malaki mula noong pagdating ng mga unang laser noong kalagitnaan ng ika-20 siglo.
Habang madalas na modelo ng mga equation ng rate, ang laser pumping ay panimula isang proseso ng mekanikal na dami. Ito ay nagsasangkot ng masalimuot na pakikipag -ugnayan sa pagitan ng mga photon at ng atomic o molekular na istraktura ng medium na pakinabang. Isaalang -alang ng mga advanced na modelo ang mga phenomena tulad ng mga oscillation ng Rabi, na nagbibigay ng isang mas nakakainis na pag -unawa sa mga pakikipag -ugnay na ito.
Ang laser pumping ay isang proseso kung saan ang enerhiya, karaniwang sa anyo ng ilaw o elektrikal na kasalukuyang, ay ibinibigay sa isang medium na pakinabang ng laser upang itaas ang mga atomo o molekula nito sa mas mataas na estado ng enerhiya. Ang paglipat ng enerhiya na ito ay mahalaga para sa pagkamit ng pag -iikot ng populasyon, isang estado kung saan mas maraming mga partikulo ang nasasabik kaysa sa isang mas mababang estado ng enerhiya, na nagpapahintulot sa daluyan na palakasin ang ilaw sa pamamagitan ng pinasigla na paglabas. Ang proseso ay nagsasangkot ng masalimuot na mga pakikipag -ugnay sa dami, na madalas na modelo sa pamamagitan ng mga equation ng rate o mas advanced na dami ng mga mekanikal na frameworks. Ang mga pangunahing aspeto ay kasama ang pagpili ng mapagkukunan ng bomba (tulad ng mga laser diode o paglabas ng mga lampara), pump geometry (gilid o pagtatapos ng pumping), at ang pag -optimize ng mga pump light na katangian (spectrum, intensity, kalidad ng beam, polariseysyon) upang tumugma sa mga tiyak na kinakailangan ng medium ng pakinabang. Ang laser pumping ay pangunahing sa iba't ibang mga uri ng laser, kabilang ang solid-state, semiconductor, at gas lasers, at mahalaga para sa mahusay at epektibong operasyon ng laser.
Mga Varieties ng Optically Pumped Lasers
1. Solid-state laser na may mga doped insulators
· Pangkalahatang -ideya:Ang mga laser na ito ay gumagamit ng isang electrically insulating host medium at umaasa sa optical pumping upang pasiglahin ang mga ion na aktibo sa laser. Ang isang karaniwang halimbawa ay ang Neodymium sa mga laser ng YAG.
·Kamakailang pananaliksik:Isang pag -aaral ni A. Antipov et al. Tinatalakay ang isang solid-state na malapit sa IR laser para sa spin-exchange optical pumping. Itinampok ng pananaliksik na ito ang mga pagsulong sa teknolohiya ng solid-state laser, lalo na sa malapit na infrared spectrum, na mahalaga para sa mga aplikasyon tulad ng medikal na imaging at telecommunication.
Karagdagang pagbabasa:Ang isang solid-state na malapit sa IR laser para sa spin-exchange optical pumping
2. Semiconductor Lasers
·Pangkalahatang impormasyon: Karaniwan ang mga electrically pumped, semiconductor lasers ay maaari ring makinabang mula sa optical pumping, lalo na sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mataas na ningning, tulad ng vertical na panlabas na ibabaw ng lukab na naglalabas ng mga laser (vecsels).
·Kamakailang mga pag-unlad: Ang gawain ng U. Keller sa optical frequency combs mula sa ultrafast solid-state at semiconductor lasers ay nagbibigay ng mga pananaw sa henerasyon ng matatag na dalas na combs mula sa diode-pumped solid-state at semiconductor lasers. Ang pagsulong na ito ay makabuluhan para sa mga aplikasyon sa optical frequency metrology.
Karagdagang pagbabasa:Ang mga optical frequency combs mula sa ultrafast solid-state at semiconductor lasers
3. Mga Laser ng Gas
·Optical Pumping sa Gas Lasers: Ang ilang mga uri ng mga laser ng gas, tulad ng mga laser ng singaw ng alkali, ay gumagamit ng optical pumping. Ang mga laser na ito ay madalas na ginagamit sa mga aplikasyon na nangangailangan ng magkakaugnay na mga mapagkukunan ng ilaw na may mga tiyak na katangian.
Mga mapagkukunan para sa optical pumping
Naglalabas ng mga lampara: Karaniwan sa mga laser-pumped laser, ang mga naglalabas na lampara ay ginagamit para sa kanilang mataas na kapangyarihan at malawak na spectrum. Ya Mandryko et al. binuo ng isang modelo ng kuryente ng henerasyon ng paglabas ng arko sa aktibong media optical pumping xenon lamp ng mga solid-state laser. Ang modelong ito ay tumutulong sa pag -optimize ng pagganap ng mga salpok na pumping lamp, mahalaga para sa mahusay na operasyon ng laser.
Laser diode:Ginamit sa mga laser na lumalago, ang mga diode ng laser ay nag-aalok ng mga pakinabang tulad ng mataas na kahusayan, laki ng compact, at ang kakayahang makinis na nakatutok.
Karagdagang pagbabasa:Ano ang isang laser diode?
Flash Lamp: Ang mga lampara ng flash ay matindi, malawak na spectrum light na mapagkukunan na karaniwang ginagamit para sa pumping solid-state laser, tulad ng ruby o nd: yag lasers. Nagbibigay sila ng isang high-intensity na pagsabog ng ilaw na nakakaaliw sa laser medium.
Mga lampara ng arko: Katulad sa mga flash lamp ngunit dinisenyo para sa patuloy na operasyon, ang mga lampara ng arko ay nag -aalok ng isang matatag na mapagkukunan ng matinding ilaw. Ginagamit ang mga ito sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang patuloy na operasyon ng laser (CW).
Leds (light emitting diode): Habang hindi karaniwan sa mga diode ng laser, ang mga LED ay maaaring magamit para sa optical pumping sa ilang mga aplikasyon ng mababang-kapangyarihan. Ang mga ito ay kapaki -pakinabang dahil sa kanilang mahabang buhay, mababang gastos, at pagkakaroon sa iba't ibang mga haba ng haba.
Sikat ng araw: Sa ilang mga pang-eksperimentong pag-setup, ang puro na sikat ng araw ay ginamit bilang isang mapagkukunan ng bomba para sa mga solar-pumped laser. Ang pamamaraang ito ay gumagamit ng solar na enerhiya, ginagawa itong isang mababago at mabisang gastos, kahit na hindi gaanong makokontrol at hindi gaanong matindi kumpara sa mga artipisyal na mapagkukunan ng ilaw.
Ang mga hibla ng hibla na may mga diode ng laser: Ito ang mga laser diode na isinama sa mga optical fibers, na naghahatid ng ilaw ng bomba na mas mahusay sa medium ng laser. Ang pamamaraang ito ay partikular na kapaki -pakinabang sa mga laser ng hibla at sa mga sitwasyon kung saan ang tumpak na paghahatid ng pump light ay mahalaga.
Iba pang mga laser: Minsan, ang isang laser ay ginagamit upang mag -pump ng isa pa. Halimbawa, ang isang dalas na doble na ND: Ang YAG laser ay maaaring magamit upang mag-pump ng isang dye laser. Ang pamamaraang ito ay madalas na ginagamit kapag ang mga tukoy na haba ng haba ay kinakailangan para sa proseso ng pumping na hindi madaling makamit na may maginoo na mga mapagkukunan ng ilaw.
Diode-Pumped solid-state laser
Paunang mapagkukunan ng enerhiya: Ang proseso ay nagsisimula sa isang diode laser, na nagsisilbing mapagkukunan ng bomba. Ang mga laser ng diode ay pinili para sa kanilang kahusayan, laki ng compact, at kakayahang maglabas ng ilaw sa mga tiyak na haba ng haba.
Ilaw ng bomba:Ang diode laser ay naglalabas ng ilaw na hinihigop ng medium na gain ng solid-state. Ang haba ng haba ng diode laser ay naayon upang tumugma sa mga katangian ng pagsipsip ng medium ng pakinabang.
Solid-StateMakakuha ng daluyan
Materyal:Ang gain medium sa DPSS laser ay karaniwang isang solid-state na materyal tulad ng ND: YAG (Neodymium-doped yttrium aluminyo garnet), ND: YVO4 (neodymium-doped yttrium orthovanadate), o yb: yag (ytterbium-doped yttrium aluminyo garnet).
Doping:Ang mga materyales na ito ay doped na may mga bihirang-lupa na mga ion (tulad ng ND o YB), na kung saan ay ang mga aktibong ion ng laser.
Enerhiya pagsipsip at paggulo:Kapag ang pump light mula sa diode laser ay pumapasok sa gain medium, ang mga bihirang-lupa na mga ion ay sumisipsip ng enerhiya na ito at nasasabik sa mas mataas na mga estado ng enerhiya.
Pag -iikot ng populasyon
Pagkamit ng pag -iikot ng populasyon:Ang susi sa pagkilos ng laser ay ang pagkamit ng isang pag -iikot ng populasyon sa gain medium. Nangangahulugan ito na maraming mga ion ang nasa isang nasasabik na estado kaysa sa estado ng lupa.
Pinasigla na paglabas:Kapag nakamit ang pag -iikot ng populasyon, ang pagpapakilala ng isang photon na naaayon sa pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng nasasabik at mga estado ng lupa ay maaaring mapukaw ang mga nasasabik na mga ions na bumalik sa estado ng lupa, na naglalabas ng isang photon sa proseso.
Optical Resonator
Mga salamin: Ang medium ng pakinabang ay inilalagay sa loob ng isang optical resonator, na karaniwang nabuo ng dalawang salamin sa bawat dulo ng daluyan.
Feedback at pagpapalakas: Ang isa sa mga salamin ay lubos na sumasalamin, at ang iba pa ay bahagyang sumasalamin. Ang mga photon ay nagbabalik -balik sa pagitan ng mga salamin na ito, pinasisigla ang higit pang mga paglabas at pagpapalakas ng ilaw.
Paglabas ng laser
Coherent Light: Ang mga photon na pinalabas ay magkakaugnay, nangangahulugang nasa phase sila at may parehong haba ng haba.
Output: Ang bahagyang mapanimdim na salamin ay nagbibigay -daan sa ilan sa ilaw na ito na dumaan, na bumubuo ng laser beam na lumabas sa laser ng DPSS.
Pumping Geometries: Side kumpara sa End Pumping
| Paraan ng pumping | Paglalarawan | Mga Aplikasyon | Kalamangan | Mga hamon |
|---|---|---|---|---|
| Side pumping | Ipinakilala ng ilaw ng bomba ang patayo sa daluyan ng laser | Rod o fiber laser | Ang pantay na pamamahagi ng ilaw ng bomba, na angkop para sa mga application na may mataas na kapangyarihan | Hindi pantay na pamamahagi ng pagkakaroon, mas mababang kalidad ng beam |
| End pumping | Ang ilaw ng bomba na nakadirekta kasama ang parehong axis tulad ng laser beam | Solid-state lasers tulad ng ND: Yag | Uniporme na pamamahagi ng pakinabang, mas mataas na kalidad ng beam | Kumplikadong pagkakahanay, hindi gaanong mahusay na pagwawaldas ng init sa mga laser na may mataas na lakas |
Mga kinakailangan para sa epektibong ilaw ng bomba
| Kinakailangan | Kahalagahan | Epekto/balanse | Karagdagang Mga Tala |
|---|---|---|---|
| Ang pagiging angkop ng spectrum | Ang haba ng haba ay dapat tumugma sa pagsipsip ng spectrum ng medium ng laser | Tinitiyak ang mahusay na pagsipsip at epektibong pagbabalik ng populasyon | - |
| Kasidhian | Dapat sapat na mataas para sa nais na antas ng paggulo | Ang labis na mataas na intensidad ay maaaring maging sanhi ng pagkasira ng thermal; Masyadong mababa ay hindi makamit ang pag -iikot ng populasyon | - |
| Kalidad ng beam | Partikular na kritikal sa mga end-pumped laser | Tinitiyak ang mahusay na pagkabit at nag -aambag sa pagpapalabas ng kalidad ng beam ng laser | Ang kalidad ng mataas na beam ay mahalaga para sa tumpak na overlap ng pump light at dami ng laser mode |
| Polariseysyon | Kinakailangan para sa media na may mga katangian ng anisotropic | Pagpapahusay ng kahusayan ng pagsipsip at maaaring makaapekto sa pinalabas na laser light polariseysyon | Ang tiyak na estado ng polariseysyon ay maaaring kailanganin |
| Ingay ng intensity | Ang mga mababang antas ng ingay ay mahalaga | Ang pagbabagu -bago sa pump light intensity ay maaaring makaapekto sa kalidad at katatagan ng laser output | Mahalaga para sa mga application na nangangailangan ng mataas na katatagan at katumpakan |
Oras ng Mag-post: DEC-01-2023