Zasada działania pompowania laserowego

Zasada działanialpompowanie aserowe

Energia jest absorbowana w ośrodku, tworząc stany wzbudzone w atomach. Inwersję obsadzeń uzyskuje się, gdy liczba cząstek w stanie wzbudzonym przekracza liczbę cząstek w stanie podstawowym lub mniej wzbudzonym. W takim przypadku może wystąpić mechanizm emisji wymuszonej, a ośrodek może zostać wykorzystany jako wzmacniacz laserowy lub optyczny.

Moc pompy musi przekraczać próg lasera. Energia pompy jest zwykle dostarczana w postaci światła lub prądu elektrycznego, ale stosuje się bardziej egzotyczne źródła, takie jak reakcje chemiczne lub jądrowe.

Rozszerzone informacje

Produkcja laserowawarunki:

1. Medium wzmacniające: Do generacji lasera należy wybrać odpowiednią substancję roboczą, która może być gazem, cieczą lub ciałem stałym. W tym ośrodku można osiągnąć inwersję obsadzeń, aby stworzyć warunki niezbędne do laserowania.

Oczywiście istnienie poziomu energii stanu metastabilnego jest bardzo korzystne dla realizacji inwersji liczby cząstek. Istnieje prawie tysiąc rodzajów mediów roboczych, a długości fal lasera, które można wygenerować, obejmują szeroki zakres od próżniowego ultrafioletu po daleką podczerwień. Jednakże, biorąc pod uwagę wydajność lasera na wyjściu lasera, istnieją pewne wymagania dotyczące stosowanej substancji roboczej. Podstawowe wymagania to

(1) Jednolite właściwości optyczne, dobra przezroczystość optyczna i stabilna wydajność;

(2) Poziomy energii o stosunkowo długich poziomach energii (zwane metastabilnymi poziomami energii);

(3) Ma stosunkowo wysoką wydajność kwantową.

2. Źródło pompujące: Aby odwrócić liczbę cząstek w ośrodku roboczym, należy zastosować pewną metodę, która pobudzi układ atomowy do zwiększenia liczby cząstek na wyższym poziomie energetycznym. Ogólnie rzecz biorąc, wyładowanie gazowe można wykorzystać do wykorzystania elektronów o energii kinetycznej do wzbudzenia średnich atomów, co nazywa się wzbudzeniem elektrycznym; impulsowe źródła światła można również wykorzystać do napromieniowania czynnika roboczego, co nazywa się wzbudzeniem światła; istnieje również wzbudzenie termiczne, wzbudzenie chemiczne itp.

Różne metody wzbudzania są wizualnie nazywane pompowaniem lub pompowaniem. Aby w sposób ciągły uzyskiwać moc lasera, należy ją stale „pompować”, aby utrzymać więcej cząstek na wyższym poziomie energii niż na dolnym poziomie energii.

3. Wnęka rezonansowa: Przy odpowiedniej substancji roboczej i źródle pompy można przeprowadzić inwersję liczby cząstek, ale intensywność wytworzonego w ten sposób promieniowania wymuszonego jest zbyt mała, aby można ją było zastosować w praktyce. Dlatego ludzie pomyśleli o zastosowaniu optycznej wnęki rezonansowej do wzmocnienia.

Tak zwana optyczna wnęka rezonansowa to w rzeczywistości dwa zwierciadła o wysokim współczynniku odbicia zamontowane na dwóch końcach lasera naprzeciwko siebie. Jeden jest prawie całkowicie odbijany, drugi w większości odbijany, a niewielka ilość jest przepuszczana, tak że laser może być emitowany przez to zwierciadło.

Światło odbite z powrotem do czynnika roboczego w dalszym ciągu indukuje nowe promieniowanie stymulowane i światło jest wzmacniane. Dlatego światło oscyluje tam i z powrotem we wnęce rezonansowej, powodując reakcję łańcuchową, która jest wzmacniana jak lawina i wytwarza intensywneświatło lasera, który jest wyprowadzany z jednego końca częściowo odbijającego lustra.