Laserpumppauksen toimintaperiaate

Toimintaperiaatelaser pumppaus

Energia imeytyy väliaineeseen, jolloin atomeihin syntyy virittyneitä tiloja. Populaatioinversio saavutetaan, kun viritetyssä tilassa olevien hiukkasten lukumäärä ylittää perustilassa tai vähemmän viritetyssä tilassa olevien hiukkasten lukumäärän. Tässä tapauksessa voi esiintyä stimuloidun emission mekanismi ja väliainetta voidaan käyttää laserina tai optisena vahvistimena.

Pumpun tehon on oltava laserin laserin raja-arvon yläpuolella. Pumppuenergia saadaan yleensä valon tai sähkövirran muodossa, mutta eksoottisempia lähteitä, kuten kemiallisia tai ydinreaktioita, on käytetty.

Laajennettu tieto

Lasertuotantoehdot:

1. Vahvistusväliaine: Lasergenerointia varten on valittava sopiva työaine, joka voi olla kaasua, nestettä tai kiinteää. Populaatioinversio voidaan saavuttaa tässä väliaineessa tarvittavien olosuhteiden luomiseksi laserille.

Ilmeisesti metastabiilin tilan energiatason olemassaolo on erittäin hyödyllistä hiukkasten lukumäärän inversion toteuttamiseksi. Työvälineitä on lähes tuhat erilaista, ja laseraallonpituuksia, joita voidaan tuottaa, on laaja alue tyhjiöultravioletista kauko-infrapunaan. Lasertulosteen lasersuorituskyky huomioon ottaen käytetylle työaineelle on kuitenkin asetettu tiettyjä vaatimuksia. Perusvaatimukset ovat

(1) Tasaiset optiset ominaisuudet, hyvä optinen läpinäkyvyys ja vakaa suorituskyky;

(2) Energiatasot suhteellisen pitkillä energiatasoilla (kutsutaan metastabiileiksi energiatasoiksi);

(3) Sillä on suhteellisen korkea kvanttitehokkuus.

2. Pumppauslähde: Hiukkasten määrän kääntämiseksi työväliaineessa on käytettävä tiettyä menetelmää atomijärjestelmän stimuloimiseksi lisäämään hiukkasten määrää ylemmällä energiatasolla. Yleensä kaasupurkausta voidaan käyttää kineettisellä energialla varustettujen elektronien virittämiseen väliaineatomien virittämiseen, jota kutsutaan sähköviritykseksi; pulssivalonlähteitä voidaan käyttää myös työväliaineen säteilyttämiseen, jota kutsutaan valoviritykseksi; on myös lämpöviritystä, kemiallista viritystä jne.

Erilaisia ​​herätemenetelmiä kutsutaan visuaalisesti pumppaamiseksi tai pumppaamiseksi. Jotta laserteho saataisiin jatkuvasti, sitä on jatkuvasti "pumppattava", jotta ylemmällä energiatasolla on enemmän hiukkasia kuin alemmalla energiatasolla.

3. Resonanssiontelo: Sopivalla työaineella ja pumppulähteellä voidaan toteuttaa hiukkasluvun inversio, mutta tällä tavalla tuotetun stimuloidun säteilyn intensiteetti on liian heikko käytännössä käytettäväksi. Joten ihmiset ajattelivat optisen resonanssiontelon käyttöä vahvistamiseen.

Ns. optinen resonanssionkalo on itse asiassa kaksi peiliä, joilla on korkea heijastavuus, jotka on asennettu laserin molempiin päihin kasvotusten. Yksi heijastuu lähes kokonaan ja toinen heijastuu enimmäkseen ja lähetetään pieni määrä, jotta laser voidaan lähettää tämän peilin läpi.

Työväliaineeseen heijastuva valo jatkaa uuden stimuloituneen säteilyn indusoimista ja valo vahvistuu. Siksi valo värähtelee edestakaisin resonanssiontelossa aiheuttaen ketjureaktion, joka voimistuu kuin lumivyöry ja tuottaa voimakastalaser valo, joka tulee ulos osittain heijastavan peilin toisesta päästä.