Načelo delovanja laserskega črpanja

Načelo delovanjalaser črpanje

Energija se absorbira v mediju in ustvarja vzbujena stanja v atomih. Inverzija naseljenosti je dosežena, ko število delcev v vzbujenem stanju preseže število delcev v osnovnem ali manj vzbujenem stanju. V tem primeru lahko pride do mehanizma stimulirane emisije in medij lahko uporabimo kot laserski ali optični ojačevalnik.

Moč črpalke mora biti nad pragom sevanja laserja. Energija črpalke je običajno na voljo v obliki svetlobe ali električnega toka, vendar so bili uporabljeni tudi bolj eksotični viri, kot so kemične ali jedrske reakcije.

Razširjene informacije

Laserska proizvodnjapogoji:

1. Ojačevalni medij: Za lasersko generiranje je treba izbrati ustrezno delovno snov, ki je lahko plin, tekočina ali trdna snov. V tem mediju je mogoče doseči populacijsko inverzijo, da se ustvarijo potrebni pogoji za lasersko sevanje.

Očitno je obstoj energijske ravni metastabilnega stanja zelo koristen za uresničitev inverzije števila delcev. Obstaja skoraj tisoč vrst delovnih medijev in laserske valovne dolžine, ki jih je mogoče ustvariti, vključujejo širok razpon od vakuumskega ultravijoličnega do daleč infrardečega. Vendar glede na lasersko zmogljivost laserskega izhoda obstajajo določene zahteve za uporabljeno delovno snov. Osnovne zahteve so

(1) Enotne optične lastnosti, dobra optična preglednost in stabilna zmogljivost;

(2) Energijske ravni z relativno dolgimi energijskimi nivoji (imenovane metastabilne energijske ravni);

(3) Ima relativno visoko kvantno učinkovitost.

2. Vir črpanja: Da bi obrnili število delcev v delovnem mediju, je treba uporabiti določeno metodo za spodbujanje atomskega sistema, da poveča število delcev na zgornji energijski ravni. Na splošno lahko plinsko razelektritev uporabimo za uporabo elektronov s kinetično energijo za vzbujanje srednjih atomov, kar imenujemo električno vzbujanje; pulzni svetlobni viri se lahko uporabljajo tudi za obsevanje delovnega medija, kar imenujemo svetlobno vzbujanje; obstajajo tudi toplotno vzbujanje, kemično vzbujanje itd.

Različne metode vzbujanja se vizualno imenujejo črpanje ali črpanje. Za stalno pridobivanje laserskega izhoda, ga je treba nenehno "črpati", da se ohrani več delcev na zgornji energijski ravni kot na nižji energijski ravni.

3. Resonančna votlina: S primerno delovno snovjo in virom črpalke je mogoče doseči inverzijo števila delcev, vendar je intenzivnost tako proizvedenega stimuliranega sevanja prešibka, da bi jo lahko praktično uporabili. Zato so ljudje razmišljali o uporabi optične resonančne votline za ojačanje.

Tako imenovana optična resonančna votlina je pravzaprav dve zrcali z visoko odbojnostjo, nameščeni na obeh koncih laserja drug proti drugemu. Eden se skoraj v celoti odbije, drugi pa se večinoma odbije in majhna količina se prepusti, tako da lahko laser seva skozi to zrcalo.

Svetloba, ki se odbije nazaj v delovni medij, še naprej inducira novo stimulirano sevanje in svetloba se ojača. Zato svetloba niha naprej in nazaj v resonančni votlini, kar povzroči verižno reakcijo, ki se ojača kot plaz in povzroči intenzivnolaserska svetloba, ki izhaja iz enega konca delno odbojnega ogledala.