Prenumeruokite mūsų socialinę žiniasklaidą, kad gautumėte greitą įrašą
Iš esmės lazerio siurbimas yra terpės energijos energija, kad būtų pasiekta būsena, kurioje ji gali skleisti lazerio šviesą. Paprastai tai atliekama įpurškiant šviesos ar elektros srovę į terpę, jaudinant jos atomus ir sukeliant nuoseklios šviesos emisiją. Šis pamatinis procesas labai pasikeitė nuo pirmųjų lazerių atsiradimo XX amžiaus viduryje.
Nors lazerio siurbimas dažnai modeliuojamas pagal greičio lygtis, iš esmės yra kvantinis mechaninis procesas. Tai apima sudėtingą fotonų ir stiprinimo terpės atominės ar molekulinės struktūros sąveiką. Pažangūs modeliai laiko tokius reiškinius kaip „Rabi“ virpesiai, kurie suteikia niuansingesnį šios sąveikos supratimą.
Lazerio siurbimas yra procesas, kai energija, paprastai šviesos ar elektrinės srovės pavidalu, tiekiama lazerio padidėjimo terpei, kad jos atomai ar molekulės padidintų aukštesnes energijos būsenas. Šis energijos perdavimas yra labai svarbus norint pasiekti populiacijos inversiją - būklę, kurioje sužadinama daugiau dalelių nei mažesnės energijos būklės, leidžiančios terpei sustiprinti šviesą stimuliuojant emisiją. Procesas apima sudėtingą kvantinę sąveiką, dažnai modeliuojamą pagal greičio lygtis ar labiau pažengusius kvantinius mechaninius sistemas. Pagrindiniai aspektai yra siurblio šaltinio (pvz., Lazerinių diodų ar išleidimo lempų) pasirinkimas, siurblio geometrija (šoninė arba galinė siurblys) ir siurblio šviesos charakteristikų (spektro, intensyvumo, pluošto kokybės, poliarizacijos) optimizavimas, kad atitiktų specifinius stiprinimo terpės reikalavimus. Lazerio siurblys yra esminis įvairių tipų lazeriuose, įskaitant kietojo kūno, puslaidininkį ir dujų lazerius, ir yra būtinas efektyviam ir efektyviam lazerio veikimui.
Optiškai siurbtų lazerių veislės
1. Kietojo kūno lazeriai su insultavimo izoliatoriais
· Apžvalga:Šie lazeriai naudoja elektrinę izoliacinę pagrindinę terpę ir pasikliauja optiniu siurbimu, kad galėtų energingai lazeriu aktyviems jonams. Dažnas pavyzdys yra neodimis YAG lazeriuose.
·Naujausi tyrimai:A. Antipovo ir kt. Tyrimas. Aptariamas kietojo kūno beveik IR lazeris, skirtas nugaros mainų optiniam siurbimui. Šis tyrimas pabrėžia kietojo kūno lazerio technologijos pažangą, ypač esant beveik infraraudonųjų spindulių spektrui, kuris yra labai svarbus tokioms programoms kaip medicininis vaizdavimas ir telekomunikacijos.
Tolesnis skaitymas:Kietojo kūno šalia-IR lazeris, skirtas nugaros mainų optiniam siurbliui
2. Puslaidininkių lazeriai
·Bendroji informacija: Paprastai elektra pumpuojami, puslaidininkiniai lazeriai taip pat gali būti naudingi optiniam siurbimui, ypač esant dideliam ryškumui, pavyzdžiui, vertikalios išorinės ertmės paviršiaus, skleidžiančio lazerius (VECSELS).
·Naujausi pokyčiai: U. Kellero darbas su optinių dažnių šukomis iš ypač kartotinio kietojo kūno ir puslaidininkių lazerių suteikia įžvalgos apie stabilių dažnių šukų generavimą iš „Diode Pumped“ kietojo kūno ir puslaidininkių lazerių. Šis tobulėjimas yra reikšmingas pritaikant optinio dažnio metrologiją.
Tolesnis skaitymas:Optinio dažnio šukos iš ypač kartų kietojo kūno ir puslaidininkių lazerių
3. Dujų lazeriai
·Optinis siurbimas dujų lazeriuose: tam tikrų rūšių dujų lazeriai, pavyzdžiui, šarminių garų lazeriai, naudoja optinį siurbimą. Šie lazeriai dažnai naudojami programose, kurioms reikalingi nuoseklūs šviesos šaltiniai, turintys specifinių savybių.
Optinio siurbimo šaltiniai
Išleidimo lempos: Įprasta lempute pumpuojamuose lazeriuose, išleidimo lempos naudojamos jų didelei galiai ir plačiam spektrui. Ya Mandryko ir kt. Sukūrė galios impulsų lanko išleidimo generavimo modelį aktyvioje medijos optinėje, siurbdami ksenono lazerius, lazerių. Šis modelis padeda optimizuoti impulsų siurbimo lempų veikimą, esminį efektyviam lazerio veikimui.
Lazerio diodai:Lazeriniai diodai, naudojami lazeriu, siūlo lazerinius lazerius, siūlo tokius pranašumus kaip didelis efektyvumas, kompaktiškas dydis ir galimybė būti smulkiai suderinami.
Tolesnis skaitymas:Kas yra lazerio diodas?
„Flash“ lempos: „Flash“ lempos yra intensyvūs, plataus spektro šviesos šaltiniai, kurie dažniausiai naudojami siurbti kietojo kūno lazeriams, tokiems kaip „Ruby“ ar „ND: YAG“ lazeriai. Jie suteikia didelio intensyvumo šviesos pliūpsnį, kuris sužadina lazerinę terpę.
Lanko lempos: Panašiai kaip „Flash“ lempos, tačiau skirtos nuolat veikti, ARC lempos siūlo stabilų intensyvios šviesos šaltinį. Jie naudojami programose, kuriose reikalingas nuolatinis bangos (CW) lazerio veikimas.
Šviesos diodai (šviesos skleidžiantys diodai): Nors ir nėra toks įprastas kaip lazeriniai diodai, šviesos diodai gali būti naudojami optiniam siurbimui tam tikrose mažos galios programose. Jie yra naudingi dėl ilgo gyvenimo, mažų išlaidų ir prieinamumo įvairiais bangos ilgiais.
Saulės šviesa: Kai kuriose eksperimentinėse sąrankose koncentruotos saulės spinduliai buvo naudojami kaip siurblio šaltinis saulės pumpuojamiems lazeriams. Šis metodas panaudoja saulės energiją, todėl ji tampa atsinaujinančia ir ekonomiškai efektyvi, nors ji yra mažiau kontroliuojama ir mažiau intensyvi, palyginti su dirbtiniais šviesos šaltiniais.
Pluošto sujungtos lazeriniai diodai: Tai yra lazeriniai diodai, sujungti su optiniais pluoštais, kurie efektyviau tiekia siurblio šviesą į lazerinę terpę. Šis metodas yra ypač naudingas pluošto lazeriuose ir tais atvejais, kai labai svarbu tiksliai tiekti siurblio šviesą.
Kiti lazeriai: Kartais vienas lazeris naudojamas siurbti kitą. Pavyzdžiui, dažų lazeriui siurbti gali būti naudojamas dažnis, dusinantis ND: YAG lazeris. Šis metodas dažnai naudojamas, kai siurbimo procesui reikalingi specifiniai bangos ilgiai, kurie nėra lengvai pasiekiami naudojant įprastus šviesos šaltinius.
Diodų siurbtas kietojo kūno lazeris
Pradinis energijos šaltinis: Procesas prasideda nuo diodo lazerio, kuris tarnauja kaip siurblio šaltinis. Diodų lazeriai pasirenkami dėl jų efektyvumo, kompaktiško dydžio ir galimybės skleisti šviesą konkrečiais bangos ilgiais.
Siurblio lemputė:Diodo lazeris skleidžia šviesą, kurią sugeria kietojo kūno padidėjimo terpė. Diodo lazerio bangos ilgis yra pritaikytas taip, kad atitiktų stiprinimo terpės absorbcijos charakteristikas.
Kietosios būklėsĮgyti terpę
Medžiaga:Stiprinimo terpė DPSS lazeriuose paprastai yra kietojo kūno medžiaga, tokia kaip ND: YAG (neodimio dopedo yttrium aliuminio granatas), Nd: YVO4 (neodimio dopedo yttrium orthovanadate) arba yb: yag (ytterbium-doped yttrium garnet).
Dopingas:Šios medžiagos yra suplanuotos retos žemės jonais (pvz., ND ar YB), kurie yra aktyvūs lazerio jonai.
Energijos absorbcija ir sužadinimas:Kai siurblio lemputė iš diodo lazerio patenka į padidėjimo terpę, retos žemės jonai sugeria šią energiją ir susijaudina dėl aukštesnių energijos būsenų.
Gyventojų inversija
Gyventojų inversijos pasiekimas:Lazerio veikimo raktas yra populiacijos inversijos pasiekimas padidėjimo terpėje. Tai reiškia, kad daugiau jonų yra sužadintos būklės nei pagrindinėje būsenoje.
Stimuliuota emisija:Kai bus pasiekta populiacijos inversija, fotono, atitinkančio susijaudinusią ir žemės būsenų energijos skirtumą, įvedimas gali paskatinti susijaudinusius jonus grįžti į žemės būseną, skleidžiant procesą.
Optinis rezonatorius
Veidrodžiai: stiprinimo terpė dedama į optinį rezonatorių, paprastai suformuotą dviem veidrodžiais kiekviename terpės gale.
Grįžtamasis ryšys ir amplifikacija: vienas iš veidrodžių yra labai atspindintis, o kitas iš dalies atspindi. Fotonai atšoka pirmyn ir atgal tarp šių veidrodžių, stimuliuodami daugiau išmetamųjų teršalų ir stiprindami šviesą.
Lazerio emisija
Nuosekli šviesa: išmetami fotonai yra nuoseklūs, tai reiškia, kad jie yra fazėje ir turi tą patį bangos ilgį.
Išvada: Iš dalies atspindintis veidrodis leidžia praeiti per šią šviesą, sudarydamas lazerio pluoštą, išeinantį iš DPSS lazerio.
Pumpavimo geometrijos: „Side vs End“ siurbimas
| Siurbimo metodas | Aprašymas | Paraiškos | Privalumai | Iššūkiai |
|---|---|---|---|---|
| Šoninis siurbimas | Siurblio lemputė, įvesta statmena lazerinei terpei | Strypas ar pluošto lazeriai | Vienodas siurblio šviesos paskirstymas, tinkamas naudoti didelės galios | Nevienalytė padidėjimo paskirstymas, mažesnės pluošto kokybė |
| Pabaigos siurbimas | Siurblio šviesa, nukreipta išilgai tos pačios ašies kaip lazerio pluoštas | Kietojo kūno lazeriai, tokie kaip ND: YAG | Vienodas padidėjimo paskirstymas, aukštesnė spindulio kokybė | Sudėtingas suderinimas, mažiau efektyvus šilumos išsisklaidymas didelės galios lazeriuose |
Reikalavimai efektyviam siurblio lemputei
| Reikalavimas | Svarba | Poveikis/pusiausvyra | Papildomos pastabos |
|---|---|---|---|
| Spektro tinkamumas | Bangos ilgis turi atitikti lazerinės terpės absorbcijos spektrą | Užtikrina efektyvų absorbciją ir efektyvią populiacijos inversiją | - |
| Intensyvumas | Turi būti pakankamai aukštas, kad būtų norimas sužadinimo lygis | Per didelis intensyvumas gali sukelti šiluminę pažeidimą; Per žema gyventojų inversija nepasieks | - |
| Pluošto kokybė | Ypač kritiška galutiniame lazeriuose | Užtikrina efektyvų sujungimą ir prisideda prie skleidžiamos lazerio spindulio kokybės | Aukšta spindulio kokybė yra labai svarbi norint tiksliai sutapti su siurblio šviesos ir lazerio režimo tūriu |
| Poliarizacija | Reikalinga terpėms, turinčioms anizotropinių savybių | Padidina absorbcijos efektyvumą ir gali paveikti skleidžiamą lazerio šviesos poliarizaciją | Gali prireikti specifinės poliarizacijos būsenos |
| Intensyvumo triukšmas | Mažas triukšmo lygis yra labai svarbus | Siurblio šviesos intensyvumo svyravimai gali paveikti lazerio išėjimo kokybę ir stabilumą | Svarbu programoms, kurioms reikalingas didelis stabilumas ir tikslumas |
Pašto laikas: 2012-01-01