Abbona mal-Midja Soċjali Tagħna Għal Post fil-pront
Fl-essenza tiegħu, l-ippumpjar tal-lejżer huwa l-proċess ta 'enerġizzazzjoni ta' mezz biex jinkiseb stat fejn jista 'jitfa' dawl tal-lejżer. Dan tipikament isir billi tinjetta dawl jew kurrent elettriku fil-medju, eċitanti 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 minn ekwazzjonijiet tar-rata, l-ippumpjar bil-lejżer huwa fundamentalment proċess mekkaniku kwantiku. Tinvolvi interazzjonijiet kkomplikati bejn il-fotoni u l-istruttura atomika jew molekulari tal-medja tal-gwadann. Mudelli avvanzati jikkunsidraw fenomeni bħall-oxxillazzjonijiet ta 'Rabi, li jipprovdu fehim aktar sfumat ta' dawn l-interazzjonijiet.
L-ippumpjar tal-lejżer huwa proċess fejn l-enerġija, tipikament fil-forma ta 'dawl jew kurrent elettriku, hija fornuta lill-medju ta' gwadann ta 'lejżer biex jeleva l-atomi jew il-molekuli tiegħu għal stati ta' enerġija ogħla. Dan it-trasferiment tal-enerġija huwa kruċjali biex tinkiseb inverżjoni tal-popolazzjoni, stat fejn aktar partiċelli huma eċċitati milli fi stat ta 'enerġija aktar baxx, li jippermetti lill-mezz jamplifika d-dawl permezz ta' emissjoni stimulata. Il-proċess jinvolvi interazzjonijiet kwantistiċi kkomplikati, ħafna drabi mmudellati permezz ta 'ekwazzjonijiet tar-rata jew oqfsa mekkaniċi kwantiċi aktar avvanzati. Aspetti ewlenin jinkludu l-għażla tas-sors tal-pompa (bħal dajowds tal-lejżer jew bozoz ta 'skariku), ġeometrija tal-pompa (ippumpjar tal-ġenb jew tat-tarf), u l-ottimizzazzjoni tal-karatteristiċi tad-dawl tal-pompa (spettru, intensità, kwalità tar-raġġ, polarizzazzjoni) biex jaqblu mar-rekwiżiti speċifiċi tal- gwadann medju. L-ippumpjar tal-lejżer huwa fundamentali f'diversi tipi ta 'lejżer, inklużi lejżers ta' stat solidu, semikonduttur u tal-gass, u huwa essenzjali għall-operat effiċjenti u effettiv tal-lejżer.
Varjetajiet ta 'Lejżers Ippumpjati Ottikament
1. Lejżers ta 'Stat solidu b'iżolaturi drogati
· Ħarsa ġenerali:Dawn il-lejżers jużaw mezz ospitanti elettrikament iżolanti u jiddependu fuq l-ippumpjar ottiku biex jenerġija joni attivi bil-lejżer. Eżempju komuni huwa n-neodimju fil-lejżers YAG.
·Riċerka riċenti:Studju minn A. Antipov et al. jiddiskuti laser qrib l-IR ta 'stat solidu għall-ippumpjar ottiku ta' skambju spin. Din ir-riċerka tenfasizza l-avvanzi fit-teknoloġija tal-laser fi stat solidu, partikolarment fl-ispettru tal-infra-aħmar qrib, li huwa kruċjali għal applikazzjonijiet bħall-immaġini mediċi u t-telekomunikazzjonijiet.
Aktar Qari:A Solid-State Near-IR Laser għall-Ippumpjar Ottiku Spin-Exchange
2. Lejżers semikondutturi
·Informazzjoni Ġenerali: Tipikament ppumpjati bl-elettriku, lejżers semikondutturi jistgħu jibbenefikaw ukoll minn ippumpjar ottiku, speċjalment f'applikazzjonijiet li jeħtieġu luminożità għolja, bħal Lejżers li jarmu l-wiċċ tal-kavità esterna Vertikali (VECSELs).
·Żviluppi riċenti: Ix-xogħol ta 'U. Keller fuq pettnijiet ta' frekwenza ottika minn lejżers ultraveloċi ta 'stat solidu u semikondutturi jipprovdi għarfien dwar il-ġenerazzjoni ta' pettnijiet ta 'frekwenza stabbli minn lejżers solidi u semikondutturi ppumpjati bid-dijodu. Dan l-avvanz huwa sinifikanti għall-applikazzjonijiet fil-metroloġija tal-frekwenza ottika.
Aktar Qari:Pettnijiet tal-frekwenza ottika minn lejżers ultrafast solid-state u semikondutturi
3. Lejżers tal-gass
·Ippumpjar ottiku f'Lejżers tal-Gass: Ċerti tipi ta 'lejżers tal-gass, bħal lejżers tal-fwar alkali, jużaw ippumpjar ottiku. Dawn il-lejżers spiss jintużaw f'applikazzjonijiet li jeħtieġu sorsi tad-dawl koerenti bi proprjetajiet speċifiċi.
Sorsi għall-Ippumpjar Ottiku
Lampi ta' Skarigu: Komuni fil-lejżers ippumpjati bil-lampa, il-bozoz ta 'skariku jintużaw għall-qawwa għolja u l-ispettru wiesa' tagħhom. YA Mandryko et al. żviluppat mudell ta 'enerġija ta' ġenerazzjoni ta 'skariku ta' ark ta 'impuls f'bozoz tal-kseno ta' l-ippumpjar ottiku tal-midja attiva ta 'lejżers ta' stat solidu. Dan il-mudell jgħin biex jottimizza l-prestazzjoni tal-lampi tal-ippumpjar tal-impuls, kruċjali għal tħaddim effiċjenti tal-laser.
Dajowds tal-Laser:Użati f'lejżers ippumpjati bid-dijodu, id-dijodi tal-lejżer joffru vantaġġi bħal effiċjenza għolja, daqs kompatt, u l-abbiltà li jiġu rfinati.
Aktar qari:x'inhu laser diode?
Lampi Flash: Il-lampi tal-flash huma sorsi ta 'dawl intensi u ta' spettru wiesa 'li huma komunement użati għall-ippumpjar ta' lejżers fi stat solidu, bħal lejżers tar-ruby jew Nd:YAG. Huma jipprovdu fqigħ ta 'dawl ta' intensità għolja li jqanqal il-mezz tal-lejżer.
Lampi tal-Ark: Simili għall-bozoz tal-flash iżda ddisinjati għal tħaddim kontinwu, il-bozoz tal-ark joffru sors kostanti ta 'dawl intens. Jintużaw f'applikazzjonijiet fejn hija meħtieġa t-tħaddim tal-lejżer tal-mewġ kontinwu (CW).
LEDs (Dajowds li Jarmi d-Dawl): Filwaqt li mhux komuni daqs dijodi tal-lejżer, LEDs jistgħu jintużaw għall-ippumpjar ottiku f'ċerti applikazzjonijiet ta 'enerġija baxxa. Huma vantaġġużi minħabba l-ħajja twila tagħhom, l-ispiża baxxa, u d-disponibbiltà f'diversi wavelengths.
Dawl tax-xemx: F'xi setups sperimentali, id-dawl tax-xemx ikkonċentrat intuża bħala sors ta 'pompa għal lasers ippumpjati bix-xemx. Dan il-metodu juża l-enerġija solari, u jagħmilha sors rinnovabbli u kost-effettiv, għalkemm huwa inqas kontrollabbli u inqas intens meta mqabbel ma 'sorsi ta' dawl artifiċjali.
Dajowds tal-Laser Akkoppjati bil-Fibra: Dawn huma dajowds tal-lejżer akkoppjati ma 'fibri ottiċi, li jwasslu d-dawl tal-pompa b'mod aktar effiċjenti lill-medju tal-lejżer. Dan il-metodu huwa partikolarment utli fil-lejżers tal-fibra u f'sitwazzjonijiet fejn il-kunsinna preċiża tad-dawl tal-pompa hija kruċjali.
Lejżers oħra: Kultant, laser wieħed jintuża biex tippompja ieħor. Pereżempju, laser Nd: YAG bi frekwenza doppja jista 'jintuża biex tippompja laser taż-żebgħa. Dan il-metodu huwa spiss użat meta wavelengths speċifiċi huma meħtieġa għall-proċess ta ' l-ippumpjar li ma jintlaħaqx faċilment b'sorsi tad-dawl konvenzjonali.
Lejżer fi stat solidu ippumpjat bid-dijodu
Sors ta 'Enerġija Inizjali: Il-proċess jibda b'lejżer diode, li jservi bħala s-sors tal-pompa. Lejżers dajowd huma magħżula għall-effiċjenza tagħhom, id-daqs kompatt, u l-kapaċità li jarmu dawl f'tul ta 'mewġ speċifiku.
Dawl tal-Pompa:Il-lejżer tad-dijodu jarmi dawl li jiġi assorbit mill-medja tal-gwadann tal-istat solidu. Il-wavelength tal-laser tad-dijodu huwa mfassal biex jaqbel mal-karatteristiċi ta 'assorbiment tal-medja tal-qligħ.
Stat soliduGwadan Medju
Materjal:Il-mezz ta 'qligħ fil-lejżers DPSS huwa tipikament materjal ta' stat solidu bħal Nd: YAG (Yttrium Aluminum Garnet drogat bin-Neodymium), Nd: YVO4 (Yttrium Orthovanadate drogat bin-Neodymium), jew Yb: YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet).
Doping:Dawn il-materjali huma drogati b'jonji ta 'earth rari (bħal Nd jew Yb), li huma l-joni tal-lejżer attivi.
Assorbiment u Eċitazzjoni tal-Enerġija:Meta d-dawl tal-pompa mill-lejżer tad-dijodu jidħol fil-medju tal-qligħ, il-joni tad-dinja rari jassorbu din l-enerġija u jiġu eċċitati għal stati ta 'enerġija ogħla.
Inverżjoni tal-Popolazzjoni
Il-kisba tal-Inverżjoni tal-Popolazzjoni:Iċ-ċavetta għall-azzjoni tal-laser hija l-kisba ta 'inverżjoni tal-popolazzjoni fil-medja tal-qligħ. Dan ifisser li aktar joni huma fi stat eċċitati milli fl-istat bażi.
Emissjoni Stimolata:Ladarba tintlaħaq l-inverżjoni tal-popolazzjoni, l-introduzzjoni ta 'foton li jikkorrispondi għad-differenza ta' enerġija bejn l-istati eċċitati u l-art tista 'tistimula l-joni eċċitati biex jirritornaw għall-istat fundamentali, li jarmu foton fil-proċess.
Reżonatur ottiku
Mirja: Il-medju tal-qligħ jitqiegħed ġewwa resonatur ottiku, tipikament iffurmat minn żewġ mirja f'kull tarf tal-mezz.
Feedback u Amplifikazzjoni: Waħda mill-mirja tirrifletti ħafna, u l-oħra tirrifletti parzjalment. Il-fotoni jirbbu 'l quddiem u lura bejn dawn il-mirja, jistimulaw aktar emissjonijiet u jamplifikaw id-dawl.
Emissjoni tal-Laser
Dawl Koerenti: Il-fotoni li joħorġu huma koerenti, jiġifieri huma f'fażi u għandhom l-istess wavelength.
Output: Il-mera parzjalment li tirrifletti tippermetti li ftit minn dan id-dawl jgħaddi, u jifforma r-raġġ tal-lejżer li joħroġ mil-lejżer DPSS.
Ġeometriji tal-Ippumpjar: Ippumpjar tal-ġenb vs
| Metodu tal-Ippumpjar | Deskrizzjoni | Applikazzjonijiet | Vantaġġi | Sfidi |
|---|---|---|---|---|
| Ippumpjar tal-ġenb | Dawl tal-pompa introdotti perpendikolari mal-mezz tal-lejżer | Lejżers tal-virga jew tal-fibra | Distribuzzjoni uniformi tad-dawl tal-pompa, adattat għal applikazzjonijiet ta 'qawwa għolja | Distribuzzjoni tal-gwadann mhux uniformi, kwalità tar-raġġ aktar baxxa |
| Tmiem Ippumpjar | Dawl tal-pompa dirett tul l-istess assi bħar-raġġ tal-lejżer | Lejżers fi stat solidu bħal Nd:YAG | Distribuzzjoni uniformi tal-gwadann, kwalità ogħla tar-raġġ | Allinjament kumpless, dissipazzjoni tas-sħana inqas effiċjenti f'lejżers ta 'qawwa għolja |
Rekwiżiti għal Dawl tal-Pompa Effettiva
| Rekwiżit | Importanza | Impatt/Bilanċ | Noti Addizzjonali |
|---|---|---|---|
| Adattabbiltà tal-Ispettru | Wavelength għandu jaqbel ma 'l-ispettru ta' assorbiment tal-medju tal-lejżer | Jiżgura assorbiment effiċjenti u inverżjoni effettiva tal-popolazzjoni | - |
| Intensità | Għandu jkun għoli biżżejjed għal-livell ta 'eċċitazzjoni mixtieq | Intensitajiet għoljin iżżejjed jistgħu jikkawżaw ħsara termali; baxx wisq mhux se jikseb inverżjoni tal-popolazzjoni | - |
| Kwalità tar-raġġ | Partikolarment kritiku fil-lejżers ppumpjati fl-aħħar | Jiżgura igganċjar effiċjenti u jikkontribwixxi għall-kwalità tar-raġġ tal-lejżer emess | Il-kwalità għolja tar-raġġ hija kruċjali għal koinċidenza preċiża tad-dawl tal-pompa u l-volum tal-modalità tal-lejżer |
| Polarizzazzjoni | Meħtieġa għal midja bi proprjetajiet anisotropiċi | Ittejjeb l-effiċjenza tal-assorbiment u tista 'taffettwa l-polarizzazzjoni tad-dawl tal-lejżer emess | Stat ta 'polarizzazzjoni speċifiku jista' jkun meħtieġ |
| Intensità Storbju | Livelli baxxi ta' storbju huma kruċjali | Il-varjazzjonijiet fl-intensità tad-dawl tal-pompa jistgħu jaffettwaw il-kwalità u l-istabbiltà tal-output tal-lejżer | Importanti għal applikazzjonijiet li jeħtieġu stabbiltà u preċiżjoni għolja |
Ħin tal-post: Diċ-01-2023