Abonnéiert Iech op eis sozial Medien fir prompt Posts
Am Kär ass Laserpumping de Prozess fir e Medium ze aktivéieren, fir en Zoustand z'erreechen, an deem et Laserliicht emittéiere kann. Dëst gëtt typescherweis gemaach andeems Liicht oder elektresche Stroum an de Medium injizéiert gëtt, seng Atomer uschalt an zu der Emissioun vu kohärentem Liicht féiert. Dëse Grondprozess huet sech zënter dem Opkomme vun den éischte Laseren an der Mëtt vum 20. Joerhonnert däitlech entwéckelt.
Obwuel Laserpompelen dacks duerch Geschwindegkeetsgläichunge modelléiert gëtt, ass et grondsätzlech e quantemechanesche Prozess. Et ëmfaasst komplex Interaktiounen tëscht Photonen an der atomarer oder molekularer Struktur vum Verstärkungsmedium. Fortgeschratt Modeller berécksiichtegen Phänomener wéi Rabi-Schwéngungen, déi e méi nuancéiert Verständnis vun dësen Interaktiounen ubidden.
Laserpompelen ass e Prozess, bei deem Energie, typescherweis a Form vu Liicht oder elektresche Stroum, dem Verstärkungsmedium vun engem Laser geliwwert gëtt, fir seng Atomer oder Molekülle op méi héich Energiezoustänn ze bréngen. Dësen Energietransfer ass entscheedend fir d'Populatiounsinversioun z'erreechen, en Zoustand, bei deem méi Partikelen ugereegt ginn wéi an engem Zoustand mat méi niddreger Energie, wat et dem Medium erméiglecht, d'Liicht iwwer stimuléiert Emissioun ze verstäerken. De Prozess ëmfaasst komplizéiert Quanteinteraktiounen, déi dacks duerch Geschwindegkeetsgläichungen oder méi fortgeschratt quantemechanesch Kader modeléiert sinn. Schlësselaspekter sinn d'Wiel vun der Pompelquell (wéi Laserdioden oder Entladungslampen), d'Pompelgeometrie (Säit- oder Ennpompelen) an d'Optimiséierung vun de Pompelliichtcharakteristiken (Spektrum, Intensitéit, Stralqualitéit, Polariséierung), fir de spezifesche Bedierfnesser vum Verstärkungsmedium gerecht ze ginn. Laserpompelen ass fundamental a verschiddene Lasertypen, dorënner Festkierper-, Hallefleeder- a Gaslaser, an ass essentiell fir den effizienten an effektive Betrib vum Laser.
Varietéiten vun optesch gepompelte Laseren
1. Festkierperlaser mat dotierten Isolatoren
· Iwwersiicht:Dës Laser benotzen en elektresch isoléierend Wirtsmedium a vertrauen op optesch Pompelung fir laseraktiv Ionen ze aktivéieren. E bekannt Beispill ass Neodym a YAG-Laseren.
·Rezent Fuerschung:Eng Studie vum A. Antipov et al. beschäftegt sech mat engem Festkierperlaser am Noen-IR-Beräich fir d'Spin-Exchange-Optik-Pumping. Dës Fuerschung beliicht d'Fortschrëtter an der Festkierperlasertechnologie, besonnesch am Noen-Infrarout-Spektrum, wat fir Uwendungen ewéi medizinesch Bildgebung an Telekommunikatioun entscheedend ass.
Weiderliesen:E Festkierper-Near-IR-Laser fir Spin-Exchange optesch Pompelen
2. Hallefleiterlaser
·Allgemeng Informatiounen: Typesch elektresch gepompelt Hallefleiterlaser kënnen och vun optescher Pumpung profitéieren, besonnesch an Uwendungen, déi eng héich Hellegkeet erfuerderen, wéi z. B. Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs).
·Rezent Entwécklungen: D'Aarbecht vum U. Keller iwwer optesch Frequenzkämmen aus ultraschnelle Festkierper- a Hallefleederlaser gëtt Abléck an d'Generatioun vu stabile Frequenzkämmen aus diodegepompelte Festkierper- a Hallefleederlaser. Dësen Fortschrëtt ass bedeitend fir Uwendungen an der optescher Frequenzmetrologie.
Weiderliesen:Optesch Frequenzkämmen aus ultraschnelle Festkierper- a Hallefleederlaseren
3. Gaslaser
·Optesch Pompeléierung a Gaslaseren: Verschidden Aarte vu Gaslaseren, wéi Alkali-Damplaseren, benotzen optesch Pompeléierung. Dës Lasere ginn dacks an Uwendungen agesat, déi kohärent Liichtquellen mat spezifeschen Eegeschafte erfuerderen.
Quellen fir optesch Pompelen
EntladungslampenEntladungslampen, déi a Lampepompellaser heefeg sinn, gi wéinst hirer héijer Leeschtung a breede Spektrum benotzt. Den YA Mandryko et al. huet e Leeschtungsmodell vun der Generatioun vun Impulsbouenentladungen an aktivmedien optesche Pump-Xenonlampen vu Festkierperlaser entwéckelt. Dëst Modell hëlleft d'Leeschtung vun Impulspompellampen ze optimiséieren, wat entscheedend ass fir en effiziente Laserbetrieb.
Laserdioden:Laserdioden, déi a Dioden-gepompelte Laseren benotzt ginn, bidden Virdeeler wéi héich Effizienz, kompakt Gréisst an d'Méiglechkeet, fein ofzestëmmen.
Weiderliesen:Wat ass eng Laserdiod?
BlëtzlampenBlëtzlampen sinn intensiv Liichtquellen mat engem breede Spektrum, déi dacks fir d'Pompelung vu Festkierperlaser benotzt ginn, wéi Rubin- oder Nd:YAG-Laseren. Si liwweren e Liichtausbroch mat héijer Intensitéit, deen de Lasermedium uschreckt.
BogenlampenÄhnlech wéi Blëtzlampen, awer fir de kontinuéierleche Betrib entwéckelt, bidden Boulampen eng konstant Quell vun intensivem Liicht. Si gi benotzt an Uwendungen, wou e kontinuéierleche Wellenlaser (CW) erfuerderlech ass.
LEDs (Liicht emittéierend Dioden)Och wann se net sou heefeg sinn wéi Laserdioden, kënnen LEDs fir optesch Pompelen a bestëmmte Low-Power-Applikatioune benotzt ginn. Si si virdeelhaft wéinst hirer laanger Liewensdauer, niddrege Käschten an Disponibilitéit a verschiddene Wellelängten.
SonneliichtAn e puer experimentellen Opstellungen gouf konzentréiert Sonneliicht als Pompelquell fir solargepompelt Laser benotzt. Dës Method notzt Solarenergie a mécht se zu enger erneierbarer a kosteneffektiver Quell, obwuel se manner kontrolléierbar a manner intensiv ass am Verglach mat künstleche Liichtquellen.
Glasfasergekoppelte LaserdiodenDëst sinn Laserdioden, déi mat optesche Faseren verbonne sinn, déi d'Pompelliicht méi effizient un de Lasermedium liwweren. Dës Method ass besonnesch nëtzlech bei Faserlasern an a Situatiounen, wou eng präzis Liwwerung vu Pompelliicht entscheedend ass.
Aner LaserenHeiansdo gëtt ee Laser benotzt fir en aneren ze pumpen. Zum Beispill kéint e frequenzverduebelten Nd:YAG-Laser benotzt ginn fir e Faarflaser ze pumpen. Dës Method gëtt dacks benotzt wann spezifesch Wellelängte fir de Pumpprozess erfuerderlech sinn, déi mat konventionelle Liichtquellen net einfach erreecht kënne ginn.
Diodengepompelte Festkierperlaser
UfanksenergiequellDe Prozess fänkt mat engem Diodenlaser un, deen als Pompelquell déngt. Diodenlasere gi wéinst hirer Effizienz, kompakter Gréisst a Fäegkeet gewielt, Liicht a spezifesche Wellelängten ze emittéieren.
Pompel Luucht:Den Diodenlaser emittéiert Liicht, dat vum Festkierperverstärkungsmedium absorbéiert gëtt. D'Wellenlängt vum Diodenlaser ass ugepasst un d'Absorptiounseigenschaften vum Verstärkungsmedium.
FestkierperMëttelméisseg Gewënn
Material:De Verstärkungsmedium an DPSS-Laseren ass typescherweis e Festkierpermaterial wéi Nd:YAG (Neodym-dotiert Yttrium-Aluminium-Granat), Nd:YVO4 (Neodym-dotiert Yttrium-Orthovanadat) oder Yb:YAG (Ytterbium-dotiert Yttrium-Aluminium-Granat).
Doping:Dës Materialien sinn mat Ionen vun seltenen Äerdmetaller (wéi Nd oder Yb) dotiéiert, déi déi aktiv Laserionen sinn.
Energieabsorptioun an Excitatioun:Wann d'Pompelliicht vum Diodenlaser an de Verstärkungsmedium kënnt, absorbéieren déi selten Äerd-Ionen dës Energie a ginn op méi héich Energiezoustänn ugereegt.
Populatiounsinversioun
Populatiounsinversioun erreechen:De Schlëssel zur Laseraktioun ass d'Erreeche vun enger Populatiounsinversioun am Verstärkungsmedium. Dëst bedeit, datt méi Ionen an engem ugereegten Zoustand sinn ewéi am Grondzoustand.
Stimuléiert Emissioun:Soubal d'Populatiounsinversioun erreecht ass, kann d'Aféierung vun engem Photon, deen dem Energieënnerscheed tëscht dem angereegten an dem Grondzoustand entsprécht, déi angereegt Ionen stimuléieren, an de Grondzoustand zréckzekommen, wouduerch e Photon emittéiert gëtt.
Optesche Resonator
Spigelen: De Verstärkungsmedium ass an engem optesche Resonator placéiert, deen typescherweis aus zwéi Spigelen op all Enn vum Medium geformt gëtt.
Feedback a Verstärkung: Ee vun de Spigelen ass héich reflektiv, an deen aneren ass deelweis reflektiv. Photonen reflektéieren tëscht dëse Spigelen hin an hier, stimuléieren méi Emissiounen an verstärken d'Liicht.
Laseremissioun
Kohärent Liicht: D'Photonen, déi emittéiert ginn, si kohärent, dat heescht, si sinn a Phas an hunn déiselwecht Wellelängt.
Ausgab: De partiell reflektive Spigel léisst en Deel vun dësem Liicht duerchgoen, wouduerch de Laserstrahl bildt, deen den DPSS-Laser verléisst.
Pompelgeometrien: Säit- vs. Ennpompel
Pompelmethod | Beschreiwung | Uwendungen | Virdeeler | Erausfuerderungen |
---|---|---|---|---|
Säitepompelen | Pompellicht, dat senkrecht zum Lasermedium agefouert gëtt | Staang- oder Faserlaser | Gläichméisseg Verdeelung vum Pompelliicht, gëeegent fir Uwendungen mat héijer Leeschtung | Net-uniform Verstärkungsverdeelung, ënnescht Strahlqualitéit |
Enn vum Pompelen | Pompellicht laanscht déiselwecht Achs wéi de Laserstrahl geriicht | Festkierperlaser wéi Nd:YAG | Uniform Verstärkungsverdeelung, méi héich Stralqualitéit | Komplex Ausriichtung, manner effizient Hëtztofleedung a Laser mat héijer Leeschtung |
Ufuerderunge fir effektiv Pompelbeliichtung
Ufuerderung | Wichtegkeet | Impakt/Gläichgewiicht | Zousätzlech Notizen |
---|---|---|---|
Spektrum Gëeegentheet | D'Wellenlängt muss mam Absorptiounsspektrum vum Lasermedium iwwereneestëmmen | Garantéiert eng effizient Absorptioun an eng effektiv Populatiounsinversioun | - |
Intensitéit | Muss héich genuch sinn fir de gewënschten Anregungsniveau | Ze héich Intensitéiten kënnen thermesche Schued verursaachen; ze niddreg Intensitéiten erreechen keng Populatiounsinversioun. | - |
Strahlqualitéit | Besonnesch kritesch bei Endpompellaser | Garantéiert eng effizient Kopplung a dréit zur Qualitéit vun der ausgestraalter Laserstral bäi | Héichstrahlqualitéit ass entscheedend fir eng präzis Iwwerlappung vum Pompellicht an dem Lasermodusvolumen |
Polariséierung | Noutwendeg fir Medien mat anisotropen Eegeschaften | Verbessert d'Absorptiounseffizienz a kann d'Polariséierung vun engem Laserliicht beaflossen | E spezifesche Polarisatiounszoustand kéint néideg sinn |
Intensitéitsrauschen | Niddreg Geräischpegel sinn entscheedend | Schwankungen an der Liichtintensitéit vun der Pompel kënnen d'Qualitéit an d'Stabilitéit vun der Laserausgab beaflossen | Wichteg fir Uwendungen, déi héich Stabilitéit a Präzisioun erfuerderen |
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 01. Dezember 2023