Arbejdsprincip for laserpumpning

Arbejdsprincip forlaser pumpning

Energi absorberes i mediet, hvilket skaber exciterede tilstande i atomerne. Populationsinversion opnås, når antallet af partikler i en exciteret tilstand overstiger antallet af partikler i grundtilstanden eller mindre exciterede tilstande. I dette tilfælde kan en mekanisme med stimuleret emission forekomme, og mediet kan bruges som en laser eller optisk forstærker.

Pumpeeffekten skal være over laserens lasertærskel. Pumpeenergi leveres normalt i form af lys eller elektrisk strøm, men mere eksotiske kilder såsom kemiske eller nukleare reaktioner er blevet brugt.

Udvidet information

Laser produktionbetingelser:

1. Forstærkningsmedium: Til lasergenerering skal der vælges et passende arbejdsstof, som kan være gas, flydende eller fast. Populationsinversion kan opnås i dette medium for at skabe de nødvendige betingelser for lasering.

Det er klart, at eksistensen af ​​det metastabile energiniveau er meget fordelagtigt for at realisere inversionen af ​​antallet af partikler. Der er næsten tusind slags arbejdsmedier, og de laserbølgelængder, der kan genereres, omfatter et bredt spektrum fra vakuum ultraviolet til langt infrarødt. Men i betragtning af laserudgangens laserydelse er der visse krav til det anvendte arbejdsstof. De grundlæggende krav er

(1) Ensartede optiske egenskaber, god optisk gennemsigtighed og stabil ydeevne;

(2) Energiniveauer med relativt lange energiniveauer (kaldet metastabile energiniveauer);

(3) Det har relativt høj kvanteeffektivitet.

2. Pumpekilde: For at vende antallet af partikler i arbejdsmediet skal der bruges en bestemt metode til at stimulere atomsystemet til at øge antallet af partikler i det øvre energiniveau. Generelt kan gasudladning bruges til at bruge elektroner med kinetisk energi til at excitere medium atomer, hvilket kaldes elektrisk excitation; pulslyskilder kan også bruges til at bestråle arbejdsmediet, som kaldes lysexcitation; der er også termisk excitation, kemisk excitation osv.

Forskellige excitationsmetoder kaldes visuelt pumpning eller pumpning. For kontinuerligt at opnå laseroutput skal det løbende "pumpes" for at fastholde flere partikler i det øvre energiniveau end i det nedre energiniveau.

3. Resonanshulrum: Med et egnet arbejdsstof og en pumpekilde kan partikelantalinversion realiseres, men intensiteten af ​​stimuleret stråling produceret på denne måde er for svag til at blive anvendt i praksis. Så folk tænkte på at bruge et optisk resonanshulrum til at forstærke.

Det såkaldte optiske resonanshulrum er faktisk to spejle med høj reflektivitet monteret på de to ender af laseren ansigt til ansigt. En reflekteres næsten totalt, og en reflekteres mest og en lille mængde transmitteres, så laseren kan udsendes gennem dette spejl.

Det lys, der reflekteres tilbage til arbejdsmediet, fortsætter med at inducere ny stimuleret stråling, og lyset forstærkes. Derfor svinger lyset frem og tilbage i resonanshulen, hvilket forårsager en kædereaktion, som forstærkes som en lavine, og producerer intenslaserlys, som udsendes fra den ene ende af det delvist reflekterende spejl.