Arbeidsprinsipp for laserpumping

Arbeidsprinsippet tillaser pumping

Energi absorberes i mediet, og skaper eksiterte tilstander i atomene. Populasjonsinversjon oppnås når antall partikler i en eksitert tilstand overstiger antall partikler i grunntilstanden eller mindre eksiterte tilstander. I dette tilfellet kan en mekanisme med stimulert emisjon oppstå og mediet kan brukes som laser eller optisk forsterker.

Pumpeeffekten må være over laserens lasergrense. Pumpeenergi leveres vanligvis i form av lys eller elektrisk strøm, men mer eksotiske kilder som kjemiske eller kjernefysiske reaksjoner har blitt brukt.

Utvidet informasjon

Laserproduksjonforhold:

1. Forsterkningsmedium: For lasergenerering må et passende arbeidsstoff velges, som kan være gass, flytende eller fast. Populasjonsinversjon kan oppnås i dette mediet for å skape de nødvendige forutsetninger for lasering.

Åpenbart er eksistensen av det metastabile energinivået svært fordelaktig for å realisere inversjonen av antall partikler. Det er nesten tusen typer arbeidsmedier, og laserbølgelengdene som kan genereres inkluderer et bredt spekter fra vakuum ultrafiolett til langt infrarødt. Med tanke på laserytelsen til laserutgangen, er det imidlertid visse krav til arbeidsstoffet som brukes. De grunnleggende kravene er

(1) Ensartede optiske egenskaper, god optisk gjennomsiktighet og stabil ytelse;

(2) Energinivåer med relativt lange energinivåer (kalt metastabile energinivåer);

(3) Den har relativt høy kvanteeffektivitet.

2. Pumpekilde: For å reversere antall partikler i arbeidsmediet må en bestemt metode brukes for å stimulere atomsystemet til å øke antall partikler i det øvre energinivået. Generelt kan gassutladning brukes til å bruke elektroner med kinetisk energi til å eksitere medium atomer, som kalles elektrisk eksitasjon; pulslyskilder kan også brukes til å bestråle arbeidsmediet, som kalles lyseksitasjon; det er også termisk eksitasjon, kjemisk eksitasjon, etc.

Ulike eksitasjonsmetoder kalles visuelt pumping eller pumping. For å kontinuerlig oppnå laserutgang, må det kontinuerlig "pumpes" for å opprettholde flere partikler i det øvre energinivået enn i det nedre energinivået.

3. Resonanshulrom: Med en egnet arbeidssubstans og pumpekilde kan partikkelantallinversjon realiseres, men intensiteten av stimulert stråling som produseres på denne måten er for svak til å kunne brukes i praksis. Så folk tenkte på å bruke et optisk resonanshulrom for å forsterke.

Det såkalte optiske resonanshulrommet er faktisk to speil med høy reflektivitet montert på de to endene av laseren ansikt til ansikt. En er nesten totalt reflektert, og en er for det meste reflektert og en liten mengde sendes, slik at laseren kan sendes ut gjennom dette speilet.

Lyset som reflekteres tilbake til arbeidsmediet fortsetter å indusere ny stimulert stråling, og lyset forsterkes. Derfor svinger lyset frem og tilbake i resonanshulen, og forårsaker en kjedereaksjon, som forsterkes som et snøskred, og produserer intenselaserlys, som sendes ut fra den ene enden av det delvis reflekterende speilet.