Ի՞նչ է օպտիկական մղումը լազերային մեջ:

Բաժանորդագրվեք մեր սոցիալական մեդիայիը՝ արագ գրառման համար

Իր էությամբ լազերային պոմպումը միջավայրին էներգիա հաղորդելու գործընթացն է՝ հասնելու այնպիսի վիճակի, որտեղ այն կարող է լազերային լույս արձակել: Սա սովորաբար արվում է միջավայրի մեջ լույս կամ էլեկտրական հոսանք ներարկելու միջոցով՝ գրգռելով նրա ատոմները և հանգեցնելով համահունչ լույսի արտանետմանը: Այս հիմնարար գործընթացը զգալիորեն զարգացել է 20-րդ դարի կեսերին առաջին լազերների հայտնվելուց հետո:

Թեև հաճախ մոդելավորվում է արագության հավասարումներով, լազերային պոմպումը հիմնականում քվանտային մեխանիկական գործընթաց է: Այն ներառում է ֆոտոնների և շահույթի միջավայրի ատոմային կամ մոլեկուլային կառուցվածքի բարդ փոխազդեցություններ: Ընդլայնված մոդելները դիտարկում են այնպիսի երևույթներ, ինչպիսիք են Ռաբիի տատանումները, որոնք ապահովում են այս փոխազդեցությունների ավելի նրբերանգ պատկերացում:

Լազերային պոմպումը մի գործընթաց է, որտեղ էներգիան, սովորաբար լույսի կամ էլեկտրական հոսանքի տեսքով, մատակարարվում է լազերային ստացման միջավայրին՝ նրա ատոմները կամ մոլեկուլները բարձր էներգիայի վիճակներ բարձրացնելու համար: Էներգիայի այս փոխանցումը շատ կարևոր է բնակչության ինվերսիայի հասնելու համար, մի վիճակ, որտեղ ավելի շատ մասնիկներ են գրգռվում, քան ցածր էներգիայի վիճակում, ինչը հնարավորություն է տալիս միջավայրին ուժեղացնել լույսը խթանված արտանետումների միջոցով: Գործընթացը ներառում է բարդ քվանտային փոխազդեցություններ, որոնք հաճախ մոդելավորվում են արագության հավասարումների կամ ավելի առաջադեմ քվանտային մեխանիկական շրջանակների միջոցով: Հիմնական ասպեկտները ներառում են պոմպի աղբյուրի ընտրությունը (ինչպես լազերային դիոդները կամ լիցքաթափման լամպերը), պոմպի երկրաչափությունը (կողային կամ ծայրամասային պոմպային) և պոմպի լույսի բնութագրերի օպտիմալացումը (սպեկտր, ինտենսիվություն, ճառագայթի որակ, բևեռացում)՝ համապատասխանելու հատուկ պահանջներին։ ձեռք բերել միջին. Լազերային պոմպումը հիմնարար նշանակություն ունի տարբեր տեսակի լազերների համար, ներառյալ պինդ վիճակի, կիսահաղորդչային և գազային լազերները, և կարևոր է լազերի արդյունավետ և արդյունավետ աշխատանքի համար:

Օպտիկական պոմպային լազերների տարատեսակներ

 

1. Պինդ վիճակի լազերներ` դոպավորված մեկուսիչներով

· Ընդհանուր ակնարկ.Այս լազերները օգտագործում են էլեկտրական մեկուսիչ հյուրընկալող միջավայր և ապավինում են օպտիկական պոմպային լազերային ակտիվ իոններին էներգիա հաղորդելու համար: Ընդհանուր օրինակ է նեոդիմը YAG լազերներում:

·Վերջին հետազոտությունները.A. Antipov et al. քննարկում է պինդ վիճակի մոտ IR լազեր՝ սպին փոխանակման օպտիկական պոմպման համար: Այս հետազոտությունը ընդգծում է պինդ վիճակի լազերային տեխնոլոգիայի առաջընթացը, հատկապես մոտ ինֆրակարմիր սպեկտրում, որը կարևոր նշանակություն ունի այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են բժշկական պատկերները և հեռահաղորդակցությունը:

Լրացուցիչ ընթերցում.Պինդ վիճակի մոտ IR լազեր՝ պտտվող փոխանակման օպտիկական մղման համար

2. Կիսահաղորդչային լազերներ

·Ընդհանուր տեղեկություններ. Սովորաբար էլեկտրական պոմպային կիսահաղորդչային լազերները կարող են նաև օգտվել օպտիկական պոմպից, հատկապես այն ծրագրերում, որոնք պահանջում են բարձր պայծառություն, ինչպիսիք են ուղղահայաց արտաքին խոռոչի մակերեսային արտանետվող լազերները (VECSEL):

·Վերջին զարգացումները. U. Keller-ի աշխատանքը գերարագ պինդ և կիսահաղորդչային լազերներից օպտիկական հաճախականության սանրերի վերաբերյալ պատկերացումներ է տալիս դիոդային պոմպային պինդ և կիսահաղորդչային լազերներից կայուն հաճախականության սանրերի ստեղծման վերաբերյալ: Այս առաջընթացը նշանակալի է օպտիկական հաճախականության չափագիտության կիրառման համար:

Լրացուցիչ ընթերցում.Օպտիկական հաճախականության սանրեր գերարագ պինդ և կիսահաղորդչային լազերներից

3. Գազային լազերներ

·Գազի լազերներում օպտիկական մղում. գազի լազերների որոշ տեսակներ, ինչպիսիք են ալկալային գոլորշի լազերները, օգտագործում են օպտիկական պոմպում: Այս լազերները հաճախ օգտագործվում են այնպիսի ծրագրերում, որոնք պահանջում են հատուկ հատկություններով համահունչ լույսի աղբյուրներ:

 

 

Օպտիկական պոմպի աղբյուրները

Լիցքաթափման լամպերՏարածված լամպերով պոմպային լազերներում, լիցքաթափման լամպերը օգտագործվում են իրենց բարձր հզորության և լայն սպեկտրի համար: YA Mandryko et al. մշակել է իմպուլսային աղեղային լիցքաթափման հզորության մոդելը պինդ վիճակի լազերների ակտիվ միջավայրում օպտիկական պոմպային քսենոնային լամպերում: Այս մոդելը օգնում է օպտիմալացնել իմպուլսային պոմպային լամպերի աշխատանքը, ինչը կարևոր է արդյունավետ լազերային աշխատանքի համար:

Լազերային դիոդներ:Օգտագործված դիոդային պոմպային լազերներում, լազերային դիոդներն առաջարկում են առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր արդյունավետությունը, կոմպակտ չափը և մանրակրկիտ կարգավորվելու հնարավորությունը:

Լրացուցիչ ընթերցում.ինչ է լազերային դիոդը:

Ֆլեշ լամպերՖլեշ լամպերը ինտենսիվ, լայն սպեկտրի լույսի աղբյուրներ են, որոնք սովորաբար օգտագործվում են պինդ վիճակի լազերներ մղելու համար, ինչպիսիք են ruby ​​կամ Nd:YAG լազերները: Նրանք ապահովում են բարձր ինտենսիվության լույսի պոռթկում, որը գրգռում է լազերային միջավայրը:

Arc լամպերԼամպերի նման, բայց շարունակական շահագործման համար նախատեսված, աղեղային լամպերն ապահովում են ինտենսիվ լույսի կայուն աղբյուր: Դրանք օգտագործվում են այնպիսի ծրագրերում, որտեղ պահանջվում է շարունակական ալիքի (CW) լազերային աշխատանք:

LED-ներ (լուսարձակող դիոդներ)Թեև ոչ այնքան տարածված, որքան լազերային դիոդները, LED-ները կարող են օգտագործվել օպտիկական պոմպման համար որոշակի ցածր էներգիայի ծրագրերում: Նրանք ձեռնտու են իրենց երկար կյանքի, ցածր գնի և տարբեր ալիքների երկարություններում առկայության պատճառով:

Արևի լույսՈրոշ փորձարարական կառույցներում կենտրոնացված արևի լույսն օգտագործվել է որպես արևային պոմպային լազերների պոմպի աղբյուր: Այս մեթոդն օգտագործում է արևային էներգիան՝ դարձնելով այն վերականգնվող և ծախսարդյունավետ աղբյուր, թեև այն ավելի քիչ կառավարելի է և ավելի քիչ ինտենսիվ՝ համեմատած արհեստական ​​լույսի աղբյուրների հետ:

Օպտիկամանրաթելային զուգակցված լազերային դիոդներՍրանք լազերային դիոդներ են՝ կապված օպտիկական մանրաթելերի հետ, որոնք պոմպի լույսն ավելի արդյունավետ կերպով փոխանցում են լազերային միջավայրին: Այս մեթոդը հատկապես օգտակար է մանրաթելային լազերներում և այն իրավիճակներում, երբ պոմպի լույսի ճշգրիտ առաքումը կարևոր է:

Այլ լազերներԵրբեմն մեկ լազեր է օգտագործվում մյուսը մղելու համար: Օրինակ, հաճախականությամբ կրկնապատկված Nd: YAG լազերը կարող է օգտագործվել ներկ լազեր մղելու համար: Այս մեթոդը հաճախ օգտագործվում է, երբ պոմպային գործընթացի համար պահանջվում են որոշակի ալիքի երկարություններ, որոնք հեշտ չեն հասնում սովորական լույսի աղբյուրների հետ: 

 

Դիոդային պոմպային պինդ վիճակի լազեր

Էներգիայի սկզբնական աղբյուրըԳործընթացը սկսվում է դիոդային լազերով, որը ծառայում է որպես պոմպի աղբյուր: Դիոդային լազերներն ընտրվում են իրենց արդյունավետության, կոմպակտ չափսերի և որոշակի ալիքի երկարություններով լույս արձակելու ունակության համար:

Պոմպի լույսը.Դիոդային լազերը լույս է արձակում, որը կլանվում է պինդ վիճակի ստացման միջավայրով: Դիոդային լազերի ալիքի երկարությունը հարմարեցված է շահույթի միջավայրի կլանման բնութագրերին համապատասխանելու համար:

Պինդ վիճակՍտացեք միջին

Նյութը՝DPSS լազերների ձեռքբերման միջավայրը սովորաբար պինդ վիճակի նյութ է, ինչպիսին է Nd:YAG-ը (նեոդիմումով լցված իտրիումի ալյումինե նռնաքար), Nd:YVO4 (նեոդիմումով լիցքավորված իտրիումի օրթովանադատ) կամ Yb:YAG (իտերբիումով լիցքավորված իտրիումի ալյումինե նռնաքար):

Դոպինգ.Այս նյութերը կլանված են հազվագյուտ հողային իոններով (ինչպես Nd կամ Yb), որոնք ակտիվ լազերային իոններ են:

 

Էներգիայի կլանումը և գրգռումը.Երբ դիոդային լազերային պոմպի լույսը մտնում է շահույթի միջավայր, հազվագյուտ հողային իոնները կլանում են այս էներգիան և ոգևորվում դեպի ավելի բարձր էներգիայի վիճակներ:

Բնակչության ինվերսիա

Բնակչության հակադարձման ձեռքբերում.Լազերային գործողության բանալին ձեռքբերման միջավայրում բնակչության ինվերսիայի ձեռքբերումն է: Սա նշանակում է, որ ավելի շատ իոններ գրգռված վիճակում են, քան հիմնական վիճակում:

Խթանված արտանետում.Պոպուլյացիայի ինվերսիան հասնելուց հետո, գրգռված և հիմնական վիճակների միջև էներգիայի տարբերությանը համապատասխանող ֆոտոնի ներմուծումը կարող է խթանել գրգռված իոնները վերադառնալու հիմնական վիճակին, այդ գործընթացում ֆոտոն արձակելով:

 

Օպտիկական ռեզոնատոր

Հայելիներ. շահույթի միջավայրը տեղադրվում է օպտիկական ռեզոնատորի ներսում, որը սովորաբար ձևավորվում է միջավայրի յուրաքանչյուր ծայրում գտնվող երկու հայելիներով:

Հետադարձ կապ և ուժեղացում. հայելիներից մեկը բարձր արտացոլող է, իսկ մյուսը՝ մասամբ: Ֆոտոնները ցատկում են ետ ու առաջ այս հայելիների միջև՝ խթանելով ավելի շատ արտանետումներ և ուժեղացնելով լույսը:

 

Լազերային արտանետում

Համահունչ լույս. արտանետվող ֆոտոնները կոհերենտ են, այսինքն՝ դրանք փուլային են և ունեն նույն ալիքի երկարությունը:

Արդյունք. Մասամբ արտացոլող հայելին թույլ է տալիս այս լույսի մի մասը անցնել՝ ձևավորելով լազերային ճառագայթ, որը դուրս է գալիս DPSS լազերից:

 

Pumping Geometries. Side vs. End Pumping

 

Պոմպային մեթոդ Նկարագրություն Դիմումներ Առավելությունները Մարտահրավերներ
Կողմնակի մղում Պոմպի լույսը մտցվել է լազերային միջավայրին ուղղահայաց Ձողային կամ մանրաթելային լազերներ Պոմպի լույսի միասնական բաշխում, որը հարմար է բարձր էներգիայի օգտագործման համար Անհամաչափ շահույթի բաշխում, ճառագայթի ցածր որակ
Ավարտել պոմպը Պոմպի լույսը ուղղված է նույն առանցքի երկայնքով, ինչ լազերային ճառագայթը Պինդ վիճակի լազերներ, ինչպիսիք են Nd:YAG-ը Միատեսակ շահույթի բաշխում, ճառագայթների ավելի բարձր որակ Համալիր հավասարեցում, ավելի քիչ արդյունավետ ջերմության տարածում բարձր հզորության լազերներում

Պոմպի արդյունավետ լույսի պահանջներ

 

Պահանջ Կարևորություն Ազդեցություն/Հավասարակշռություն Լրացուցիչ նշումներ
Սպեկտրի համապատասխանություն Ալիքի երկարությունը պետք է համապատասխանի լազերային միջավայրի կլանման սպեկտրին Ապահովում է արդյունավետ կլանումը և բնակչության արդյունավետ հակադարձումը -
Ինտենսիվություն Պետք է լինի բավականաչափ բարձր գրգռման ցանկալի մակարդակի համար Չափազանց բարձր ինտենսիվությունը կարող է առաջացնել ջերմային վնաս. շատ ցածր չի հասնի բնակչության ինվերսիային -
Ճառագայթների որակ Հատկապես կարևոր է վերջնական պոմպային լազերներում Ապահովում է արդյունավետ միացում և նպաստում արտանետվող լազերային ճառագայթների որակին Բարձր ճառագայթի որակը շատ կարևոր է պոմպի լույսի և լազերային ռեժիմի ծավալի ճշգրիտ համընկնման համար
Բևեռացում Պահանջվում է անիզոտրոպ հատկություններով կրիչների համար Բարձրացնում է կլանման արդյունավետությունը և կարող է ազդել արտանետվող լազերային լույսի բևեռացման վրա Կարող է անհրաժեշտ լինել բևեռացման հատուկ վիճակ
Ինտենսիվության աղմուկ Աղմուկի ցածր մակարդակը շատ կարևոր է Պոմպի լույսի ինտենսիվության տատանումները կարող են ազդել լազերային ելքի որակի և կայունության վրա Կարևոր է բարձր կայունություն և ճշգրտություն պահանջող ծրագրերի համար
Առնչվող լազերային հավելված
Առնչվող ապրանքներ

Հրապարակման ժամանակը՝ Dec-01-2023