Abbona għall-midja soċjali tagħna għal post fil-pront
Fl-essenza tagħha, l-ippumpjar bil-lejżer huwa l-proċess ta 'l-enerġija ta' mezz biex jinkiseb stat fejn jista 'jarmi dawl bil-lejżer. Dan tipikament isir billi tinjetta dawl jew kurrent elettriku fil-medju, eċċitanti l-atomi tiegħu u jwassal għall-emissjoni ta 'dawl koerenti. Dan il-proċess fundamentali evolva b'mod sinifikanti mill-miġja tal-ewwel lejżers f'nofs is-seklu 20.
Filwaqt li spiss immudellat skont l-ekwazzjonijiet tar-rata, l-ippumpjar bil-lejżer huwa fundamentalment proċess mekkaniku kwantistiku. Tinvolvi interazzjonijiet kkomplikati bejn il-fotoni u l-istruttura atomika jew molekulari tal-mezz ta 'qligħ. Mudelli avvanzati jikkunsidraw fenomeni bħall-oxxillazzjonijiet tar-Rabi, li jipprovdu fehim aktar sfumat ta 'dawn l-interazzjonijiet.
L-ippumpjar bil-lejżer huwa proċess fejn l-enerġija, tipikament fil-forma ta 'kurrent ħafif jew elettriku, hija fornuta għal mezz ta' qligħ tal-lejżer biex tgħolli l-atomi jew il-molekuli tagħha għal stati ta 'enerġija ogħla. Dan it-trasferiment tal-enerġija huwa kruċjali għall-kisba ta 'inverżjoni tal-popolazzjoni, stat fejn aktar partiċelli huma eċċitati milli fi stat ta' enerġija aktar baxx, li jippermetti li l-mezz jamplifika d-dawl permezz ta 'emissjoni stimulata. Il-proċess jinvolvi interazzjonijiet kwantistiċi kkomplikati, ħafna drabi mmudellati permezz ta 'ekwazzjonijiet ta' rata jew oqfsa mekkaniċi kwantistiċi aktar avvanzati. L-aspetti ewlenin jinkludu l-għażla tas-sors tal-pompa (bħal dijodi tal-lejżer jew lampi ta 'kwittanza), ġeometrija tal-pompa (ippumpjar tal-ġenb jew tarf), u l-ottimizzazzjoni tal-karatteristiċi tad-dawl tal-pompa (spettru, intensità, kwalità tar-raġġ, polarizzazzjoni) biex jaqblu mar-rekwiżiti speċifiċi tal-mezz ta' qligħ. L-ippumpjar bil-lejżer huwa fundamentali f'diversi tipi ta 'lejżer, inklużi lasers ta' stat solidu, semikondutturi u gass, u huwa essenzjali għall-operazzjoni effiċjenti u effettiva tal-lejżer.
Varjetajiet ta 'lejżers ippumpjati ottikament
Lejżers ta 'stat solidu b'sulaturi doped
· Ħarsa ġenerali:Dawn il-lejżers jużaw mezz ospitanti li jiżolaw elettrikament u jiddependu fuq l-ippumpjar ottiku biex iħaddmu joni attivi bil-lejżer. Eżempju komuni huwa n-neodimju fil-lejżers YAG.
·Riċerka riċenti:Studju minn A. Antipov et al. jiddiskuti laser ta 'stat solidu kważi-IR għall-ippumpjar ottiku ta' skambju ta 'spin. Din ir-riċerka tenfasizza l-avvanzi fit-teknoloġija tal-lejżer fi stat solidu, partikolarment fl-ispettru ta 'infra-aħmar kważi, li huwa kruċjali għal applikazzjonijiet bħal immaġini mediċi u telekomunikazzjonijiet.
Aktar Qari:Laser kważi-IR ta 'stat solidu għal ippumpjar ottiku ta' skambju spin
2. Lejżers tas-semikondutturi
·Informazzjoni ġenerali: Lejżers tipikament ippumpjati bl-elettriku, semikondutturi jistgħu jibbenefikaw ukoll minn ippumpjar ottiku, speċjalment f'applikazzjonijiet li jeħtieġu luminożità għolja, bħal lażers tal-wiċċ tal-kavità esterna vertikali (vECSELs).
·Żviluppi riċenti: Il-ħidma ta 'U. Keller fuq il-pettnijiet ta' frekwenza ottika minn lasers ta 'stat solidu u semikondutturi ultraffasti tipprovdi għarfien dwar il-ġenerazzjoni ta' pettnijiet ta 'frekwenza stabbli minn lasers ta' stat solidu u semikondutturi ta 'l-istat tad-dijodu. Dan l-avvanz huwa sinifikanti għal applikazzjonijiet fil-metroloġija tal-frekwenza ottika.
Aktar Qari:Combs ta 'frekwenza ottika minn lejżers ta' stat solidu u ultraffast ta 'semikondutturi
3. Lejżers tal-gass
·Ippumpjar ottiku fil-lejżers tal-gass: ċerti tipi ta 'lejżers tal-gass, bħal lasers tal-fwar alkali, jużaw ippumpjar ottiku. Dawn il-lejżers ħafna drabi jintużaw f'applikazzjonijiet li jeħtieġu sorsi ta 'dawl koerenti bi proprjetajiet speċifiċi.
Sorsi għall-ippumpjar ottiku
Lampi ta 'kwittanza: Komuni fil-lejżers tal-lampa, lampi ta 'kwittanza jintużaw għall-qawwa għolja u l-ispettru wiesa' tagħhom. Ya Mandryko et al. Żviluppa mudell ta 'enerġija ta' ġenerazzjoni ta 'kwittanza ta' l-ark ta 'impuls f'kanali tal-kseno tal-ippumpjar ottiku tal-midja attiva ta' lejżers ta 'stat solidu. Dan il-mudell jgħin biex jottimizza l-prestazzjoni ta 'lampi tal-ippumpjar tal-impuls, kruċjali għal tħaddim effiċjenti bil-lejżer.
Dijodi tal-lejżer:Użat fil-lejżers li jpoġġu d-dijodi, id-dijodi tal-lejżer joffru vantaġġi bħal effiċjenza għolja, daqs kompatt, u l-abbiltà li tkun sintonizzat fin.
Aktar Qari:X'inhu dijodu bil-lejżer?
Lampi tal-flash: Il-lampi tal-flash huma sorsi ta 'dawl bi spettru wiesa' li huma komunement użati għall-ippumpjar ta 'lejżers ta' stat solidu, bħal lasers Ruby jew ND: YAG. Huma jipprovdu tifqigħ ta 'dawl ta' intensità għolja li eċċita l-mezz tal-lejżer.
Lampi tal-ark: Simili għal lampi tal-flash imma ddisinjati għal tħaddim kontinwu, il-fanali tal-ark joffru sors kostanti ta 'dawl intens. Jintużaw f'applikazzjonijiet fejn tkun meħtieġa operazzjoni tal-lejżer ta 'mewġ kontinwu (CW).
LEDs (dijodi li jarmu d-dawl): Filwaqt li mhux komuni daqs id-dijodi tal-lejżer, l-LEDs jistgħu jintużaw għall-ippumpjar ottiku f'ċerti applikazzjonijiet ta 'enerġija baxxa. Huma ta 'vantaġġ minħabba l-ħajja twila tagħhom, l-ispiża baxxa, u d-disponibbiltà f'diversi tulijiet ta' mewġ.
Dawl tax-xemx: F'xi setups sperimentali, dawl tax-xemx ikkonċentrat intuża bħala sors ta 'pompa għal lejżers li jpoġġu solari. Dan il-metodu jsaħħaħ l-enerġija solari, li jagħmilha sors li jiġġedded u kosteffikaċi, għalkemm huwa inqas kontrollabbli u inqas intens meta mqabbel ma 'sorsi tad-dawl artifiċjali.
Dijodi tal-lejżer akkoppjati bil-fibra: Dawn huma dijodi tal-lejżer akkoppjati ma 'fibri ottiċi, li jwasslu d-dawl tal-pompa b'mod aktar effiċjenti lill-mezz tal-lejżer. Dan il-metodu huwa partikolarment utli fil-lejżers tal-fibra u f'sitwazzjonijiet fejn twassil preċiż tad-dawl tal-pompa huwa kruċjali.
LASERS OĦRAJN: Kultant, laser wieħed jintuża biex jippompja ieħor. Pereżempju, laser ND: YAG b'daqqa ta 'frekwenza jista' jintuża biex tippompja laser taż-żebgħa. Dan il-metodu spiss jintuża meta jiġu meħtieġa tulijiet ta 'mewġ speċifiċi għall-proċess ta' ppumpjar li ma jinkisibx faċilment b'sorsi tad-dawl konvenzjonali.
Laser ta 'stat solidu b'pumpi tad-dijodu
Sors tal-enerġija inizjali: Il-proċess jibda bil-lejżer tad-dijodu, li jservi bħala s-sors tal-pompa. Il-lejżers tad-dijodi huma magħżula għall-effiċjenza, id-daqs kompatt tagħhom, u l-abbiltà li jarmu d-dawl f'tul ta 'mewġ speċifiċi.
Dawl tal-pompa:Il-lejżer tad-dijodu jarmi dawl li huwa assorbit mill-mezz ta 'qligħ fi stat solidu. It-tul tal-mewġa tal-lejżer tad-dijodu huwa mfassal biex jaqbel mal-karatteristiċi ta 'assorbiment tal-mezz ta' qligħ.
Stat soliduQligħ medju
Materjal:Il-mezz ta 'qligħ fil-lejżers DPSS huwa tipikament materjal ta' stat solidu bħal ND: YAG (garnet ta 'l-aluminju Yttrium doped neodymium), ND: YVO4 (Yttrium orthovanadate doped neodymium), jew YB: YAG (YAG (YAG (Garnet ta' l-aluminju Yttrium Dopped Ytterbium doped Yttrium).
Doping:Dawn il-materjali huma doped b'jonji tad-dinja rari (bħal ND jew YB), li huma l-joni tal-lejżer attivi.
Assorbiment u eċċitazzjoni tal-enerġija:Meta d-dawl tal-pompa mill-lejżer tad-dijodu jidħol fil-mezz ta 'qligħ, l-joni tad-dinja rari jassorbu din l-enerġija u jiġu eċċitati għal stati ta' enerġija ogħla.
Inverżjoni tal-popolazzjoni
Il-kisba ta 'inverżjoni tal-popolazzjoni:Iċ-ċavetta għall-azzjoni bil-lejżer hija l-kisba ta 'inverżjoni tal-popolazzjoni fil-mezz ta' qligħ. Dan ifisser li aktar joni jinsabu fi stat eċċitat milli fl-istat tal-art.
Emissjoni stimulata:Ladarba tinkiseb l-inverżjoni tal-popolazzjoni, l-introduzzjoni ta 'foton li tikkorrispondi għad-differenza fl-enerġija bejn l-istati eċċitati u l-art tista' tistimula l-joni eċċitati biex jirritornaw fl-istat ta 'l-art, u jarmu foton fil-proċess.
Reżonatur ottiku
Mirja: Il-mezz tal-qligħ jitqiegħed ġewwa reżonatur ottiku, tipikament iffurmat minn żewġ mirja f'kull tarf tal-medju.
Feedback u amplifikazzjoni: Waħda mill-mirja hija riflessiva ħafna, u l-oħra hija parzjalment riflessiva. Il-fotoni jirbħu 'l quddiem u lura bejn dawn il-mirja, jistimulaw aktar emissjonijiet u jamplifikaw id-dawl.
Emissjoni bil-lejżer
Dawl koerenti: Il-fotoni li joħorġu huma koerenti, fis-sens li huma fil-fażi u għandhom l-istess tul ta 'mewġa.
Output: Il-mera li tirrifletti parzjalment tippermetti li ftit minn dan id-dawl jgħaddi, li jifforma r-raġġ tal-lejżer li joħroġ mill-lejżer DPSS.
Ġeometriji tal-Ippompjar: Pumping tal-ġenb kontra t-tarf
| Metodu ta 'ppumpjar | Deskrizzjoni | Applikazzjonijiet | Vantaġġi | Sfidi |
|---|---|---|---|---|
| Ippumpjar tal-ġenb | Id-dawl tal-pompa introdott perpendikulari mal-mezz tal-lejżer | Lejżers tal-virga jew tal-fibra | Distribuzzjoni uniformi tad-dawl tal-pompa, adattat għal applikazzjonijiet ta 'enerġija għolja | Distribuzzjoni tal-qligħ mhux uniformi, kwalità baxxa tar-raġġ |
| Ippumpjar tat-tarf | Dawl tal-pompa dirett tul l-istess assi bħar-raġġ tal-lejżer | Lejżers ta 'stat solidu bħal ND: YAG | Distribuzzjoni uniformi tal-qligħ, kwalità ogħla tar-raġġ | Allinjament kumpless, dissipazzjoni tas-sħana inqas effiċjenti fil-lejżers ta 'enerġija għolja |
Rekwiżiti għal dawl effettiv tal-pompa
| Ħtieġa | Importanza | Impatt / bilanċ | Noti addizzjonali |
|---|---|---|---|
| L-adegwatezza tal-ispettru | It-tul tal-mewġa għandu jaqbel mal-ispettru ta 'assorbiment tal-mezz tal-lejżer | Jiżgura assorbiment effiċjenti u inverżjoni effettiva tal-popolazzjoni | - |
| Intensità | Irid ikun għoli biżżejjed għal-livell ta 'eċċitazzjoni mixtieq | Intensitajiet għoljin żżejjed jistgħu jikkawżaw ħsara termali; baxx wisq mhux se jilħaq inverżjoni tal-popolazzjoni | - |
| Kwalità tar-raġġ | Partikolarment kritiku fil-lejżers imfassla fit-tarf | Jiżgura akkoppjar effiċjenti u jikkontribwixxi għall-kwalità tar-raġġ tal-lejżer emess | Il-kwalità għolja tar-raġġ hija kruċjali għal sovrappożizzjoni preċiża tad-dawl tal-pompa u l-volum tal-modalità tal-lejżer |
| Polarizzazzjoni | Meħtieġ għall-midja bi proprjetajiet anisotropiċi | Ittejjeb l-effiċjenza tal-assorbiment u tista 'taffettwa l-polarizzazzjoni tad-dawl tal-lejżer emessa | Stat ta 'polarizzazzjoni speċifiku jista' jkun meħtieġ |
| Ħoss ta 'intensità | Livelli baxxi ta 'ħoss huma kruċjali | Il-varjazzjonijiet fl-intensità tad-dawl tal-pompa jistgħu jaffettwaw il-kwalità u l-istabbiltà tal-produzzjoni tal-lejżer | Importanti għal applikazzjonijiet li jeħtieġu stabbiltà u preċiżjoni għolja |
POST TIME: 01-2023 ta 'Diċembru