Arbetsprincip för laserpumpning

Arbetsprincipen förlaser pumpning

Energi absorberas i mediet, vilket skapar exciterade tillstånd i atomerna. Populationsinversion uppnås när antalet partiklar i ett exciterat tillstånd överstiger antalet partiklar i grundtillståndet eller mindre exciterade tillstånd. I detta fall kan en mekanism för stimulerad emission uppstå och mediet kan användas som en laser eller optisk förstärkare.

Pumpeffekten måste vara över laserns tröskelvärde. Pumpenergi tillhandahålls vanligtvis i form av ljus eller elektrisk ström, men mer exotiska källor som kemiska eller nukleära reaktioner har använts.

Utökad information

Laserproduktionbetingelser:

1. Förstärkningsmedium: För lasergenerering måste ett lämpligt arbetsämne väljas, vilket kan vara gas, flytande eller fast. Populationsinversion kan uppnås i detta medium för att skapa de nödvändiga förutsättningarna för lasning.

Uppenbarligen är förekomsten av den metastabila energinivån mycket fördelaktig för att realisera inversionen av antalet partiklar. Det finns nästan tusen typer av arbetsmedier, och laservåglängderna som kan genereras inkluderar ett brett spektrum från vakuum ultraviolett till långt infrarött. Med tanke på laserns prestanda finns det dock vissa krav på det använda ämnet. Grundkraven är

(1) Enhetliga optiska egenskaper, bra optisk transparens och stabil prestanda;

(2) Energinivåer med relativt långa energinivåer (kallade metastabila energinivåer);

(3) Den har relativt hög kvanteffektivitet.

2. Pumpkälla: För att vända antalet partiklar i arbetsmediet måste en viss metod användas för att stimulera atomsystemet att öka antalet partiklar i den övre energinivån. Generellt kan gasurladdning användas för att använda elektroner med kinetisk energi för att excitera medelstora atomer, vilket kallas elektrisk excitation; pulsljuskällor kan också användas för att bestråla arbetsmediet, vilket kallas ljusexcitation; det finns även termisk excitation, kemisk excitation etc.

Olika excitationsmetoder kallas visuellt pumpning eller pumpning. För att kontinuerligt få laseruteffekt måste den kontinuerligt "pumpas" för att bibehålla fler partiklar i den övre energinivån än i den lägre energinivån.

3. Resonanshålighet: Med en lämplig arbetssubstans och pumpkälla kan partikelantalinversion realiseras, men intensiteten hos stimulerad strålning som produceras på detta sätt är för svag för att praktiskt tillämpas. Så folk tänkte använda en optisk resonanshålighet för att förstärka.

Den så kallade optiska resonanshåligheten är egentligen två speglar med hög reflektivitet monterade på laserns två ändar ansikte mot ansikte. En reflekteras nästan helt, och en reflekteras mest och en liten mängd sänds ut, så att lasern kan sändas ut genom denna spegel.

Ljuset som reflekteras tillbaka till arbetsmediet fortsätter att inducera ny stimulerad strålning och ljuset förstärks. Därför svänger ljuset fram och tillbaka i resonanshålan, vilket orsakar en kedjereaktion, som förstärks som en lavin, och producerar intensivaLaser ljus, som matas ut från ena änden av den delvis reflekterande spegeln.