Ngalanggan kana Media Sosial Kami Pikeun Posting Ajakan
Dina hakekatna, ngompa laser nyaéta prosés energizing medium pikeun ngahontal kaayaan dimana éta tiasa ngaluarkeun cahaya laser. Ieu biasana dilakukeun ku cara nyuntikkeun cahaya atanapi arus listrik kana médium, ngagumbirakeun atom-atomna sareng ngarah kana émisi cahaya anu koheren. Prosés dasar ieu parantos mekar sacara signifikan saprak munculna laser munggaran dina pertengahan abad ka-20.
Sanaos sering dimodelkeun ku persamaan laju, ngompa laser dasarna mangrupikeun prosés mékanis kuantum. Ieu ngawengku interaksi intricate antara foton jeung struktur atom atawa molekul medium gain. Modél canggih mertimbangkeun fénoména kawas osilasi Rabi, nu nyadiakeun pamahaman leuwih bernuansa interaksi ieu.
Ngompa laser mangrupikeun prosés dimana énergi, biasana dina bentuk cahaya atanapi arus listrik, disayogikeun kana medium gain laser pikeun ngangkat atom atanapi molekulna ka kaayaan énergi anu langkung luhur. Mindahkeun énérgi ieu penting pisan pikeun ngahontal inversi populasi, kaayaan dimana partikel langkung gumbira tibatan dina kaayaan énergi anu langkung handap, ngamungkinkeun médium pikeun ngagedékeun cahaya ku émisi anu dirangsang. Prosésna ngalibatkeun interaksi kuantum anu rumit, sering dimodelkeun ngaliwatan persamaan laju atanapi kerangka mékanis kuantum anu langkung maju. Aspék konci kalebet pilihan sumber pompa (sapertos dioda laser atanapi lampu pelepasan), géométri pompa (ngompa samping atanapi tungtung), sareng optimalisasi karakteristik lampu pompa (spéktrum, inténsitas, kualitas sinar, polarisasi) pikeun cocog sareng sarat khusus tina gain sedeng. Ngompa laser mangrupikeun dasar dina sababaraha jinis laser, kalebet laser solid-state, semikonduktor, sareng gas, sareng penting pisan pikeun operasi laser anu efisien sareng efektif.
Variétas of Optical ngompa Lasers
1. Padet-Nagara lasers kalawan Doped Insulators
· Tinjauan:Laser ieu ngagunakeun médium host insulasi listrik sarta ngandelkeun ngompa optik pikeun energize ion laser-aktip. Conto umum nyaéta neodymium dina laser YAG.
·Panalungtikan panganyarna:Hiji studi ku A. Antipov et al. ngabahas hiji solid-nagara caket-IR laser pikeun spin-tukeur ngompa optik. Panaliti ieu nyorot kamajuan téknologi laser solid-state, khususna dina spéktrum infra red deukeut, anu penting pisan pikeun aplikasi sapertos pencitraan médis sareng telekomunikasi.
Bacaan salajengna:Laser Solid-State Near-IR pikeun Spin-Exchange Optical Pumping
2. Lasers Semikonduktor
·Inpormasi Umum: Biasana dipompa sacara listrik, laser semikonduktor ogé tiasa nyandak kauntungan tina ngompa optik, khususna dina aplikasi anu ngabutuhkeun kacaangan anu luhur, sapertos Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs).
·Kamekaran panganyarna: Karya U. Keller ngeunaan combs frékuénsi optik ti ultra-gancang solid-state sarta semikonduktor lasers nyadiakeun wawasan generasi combs frékuénsi stabil tina dioda-ngompa solid-state sarta laser semikonduktor. Kamajuan ieu penting pikeun aplikasi dina métrologi frékuénsi optik.
Bacaan salajengna:Sisir frékuénsi optik tina ultrafast solid-state jeung laser semikonduktor
3. Lasers Gas
·Optical Pumping in Gas Lasers: Sababaraha jinis laser gas, sapertos laser uap alkali, ngagunakeun pompa optik. Laser ieu mindeng dipaké dina aplikasi merlukeun sumber cahaya koheren jeung sipat husus.
Sumber pikeun ngompa optik
Lampu Discharge: Umum dina lasers lampu-ngompa, lampu ngurangan dipaké pikeun kakuatan tinggi maranéhanana sarta spéktrum lega. YA Mandryko et al. ngembangkeun model kakuatan tina impuls arc discharge generasi dina média aktif ngompa optik lampu xenon tina laser solid-state. Modél ieu mantuan ngaoptimalkeun kinerja lampu pompa dorongan, krusial pikeun operasi laser efisien.
Dioda laser:Dipaké dina laser dioda-ngompa, diodes laser nawiskeun kaunggulan kawas efisiensi tinggi, ukuran kompak, sarta kamampuhan pikeun finely katala.
Bacaan salajengna:naon dioda laser?
Lampu kilat: Lampu kilat mangrupakeun sumber cahaya spéktrum lega anu kuat, anu biasa dianggo pikeun ngompa laser kaayaan padet, sapertos laser Ruby atanapi Nd:YAG. Aranjeunna nyadiakeun burst inténsitas tinggi lampu nu excites medium laser.
Lampu Arc: Sarupa jeung lampu kilat tapi dirancang pikeun operasi kontinyu, lampu busur nawarkeun sumber ajeg cahaya sengit. Éta dianggo dina aplikasi dimana operasi laser gelombang kontinyu (CW) diperyogikeun.
LED (Light Emitting Diodes): Bari teu sakumaha biasa sakumaha diodes laser, LEDs bisa dipaké pikeun ngompa optik dina aplikasi kakuatan low tangtu. Aranjeunna nguntungkeun kusabab umur panjang, béaya rendah, sareng kasadiaan dina sababaraha panjang gelombang.
Cahya panonpoé: Dina sababaraha setups eksperimen, cahya panonpoé kentel geus dipaké salaku sumber pompa pikeun lasers solar-ngompa. Metoda ieu ngamangpaatkeun tanaga surya, janten sumber anu tiasa diperbaharui sareng biaya-éféktif, sanaos kirang kakontrol sareng kirang sengit dibandingkeun sareng sumber cahaya jieunan.
Serat-Gandeng Laser Diodes: Ieu diodes laser gandeng kana serat optik, nu nganteurkeun lampu pompa leuwih éfisién kana medium laser. Metoda ieu hususna kapaké dina laser serat sareng dina kaayaan dimana pangiriman lampu pompa anu tepat penting pisan.
Lasers séjén: Sakapeung, hiji laser dipaké pikeun ngompa sejen. Contona, laser Nd: YAG digandakeun frékuénsi bisa dipaké pikeun ngompa laser ngalelep. Métode ieu sering dianggo nalika panjang gelombang khusus diperyogikeun pikeun prosés ngompa anu henteu gampang dihontal ku sumber cahaya konvensional.
Dioda-ngompa solid-nagara golongan laser
Sumber Énergi Awal: Prosésna dimimitian ku laser dioda, nu boga fungsi minangka sumber pompa. Laser dioda dipilih pikeun efisiensi, ukuran kompak, sareng kamampuan pikeun ngaluarkeun cahaya dina panjang gelombang khusus.
Lampu pompa:Laser dioda ngaluarkeun cahaya anu diserep ku medium gain solid-state. Panjang gelombang laser dioda disaluyukeun pikeun nyocogkeun karakteristik nyerep tina medium gain.
Padet-NagaraGain Sedeng
Bahan:Médium gain dina laser DPSS ilaharna mangrupa bahan solid-state kawas Nd: YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet), Nd: YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), atawa Yb: YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminium Garnet).
Doping:Bahan-bahan ieu didoping ku ion jarang-bumi (sapertos Nd atanapi Yb), anu mangrupikeun ion laser aktip.
Nyerep énergi sareng éksitasi:Nalika lampu pompa ti laser dioda asup kana medium gain, ion jarang-bumi nyerep énérgi ieu sarta meunang bungah kaayaan énergi nu leuwih luhur.
Inversi Populasi
Ngahontal Inversi Populasi:Konci pikeun aksi laser nyaéta ngahontal inversion populasi dina medium gain. Ieu ngandung harti yén leuwih ion dina kaayaan bungah ti dina kaayaan taneuh.
Émisi dirangsang:Sakali inversion populasi kahontal, bubuka foton pakait jeung bédana énergi antara kaayaan gumbira jeung taneuh bisa merangsang ion bungah balik deui ka kaayaan taneuh, emitting foton dina prosés.
Resonator optik
Eunteung: Media gain disimpen di jero hiji resonator optik, ilaharna dibentuk ku dua kaca spion dina unggal tungtung médium.
Eupan Balik jeung Gedekeun: Salah sahiji kaca spion téh kacida reflective, sarta séjén nyaéta sawaréh reflective. Foton mumbul-mudik antara kaca spion ieu, ngarangsang langkung seueur émisi sareng ngagedékeun cahaya.
Émisi laser
Cahaya Koheren: Foton anu dipancarkeun koheren, hartina aya dina fase sarta panjang gelombangna sarua.
Output: Eunteung sawaréh reflective ngamungkinkeun sababaraha lampu ieu ngaliwatan, ngabentuk sinar laser nu kaluar tina laser DPSS.
ngompa géometris: samping vs tungtung ngompa
| Métode ngompa | Katerangan | Aplikasi | Kaunggulan | Tantangan |
|---|---|---|---|---|
| Pompa samping | Lampu pompa diwanohkeun jejeg medium laser | Rod atanapi serat lasers | Distribusi seragam lampu pompa, cocog pikeun aplikasi kakuatan tinggi | Distribusi gain non-seragam, kualitas beam handap |
| Tungtung ngompa | Lampu pompa diarahkeun sapanjang sumbu anu sami sareng sinar laser | Laser solid-state kawas Nd:YAG | Distribusi gain seragam, kualitas beam luhur | alignment kompléks, dissipation panas kirang efisien dina lasers-daya tinggi |
Sarat pikeun Lampu Pompa Éféktif
| sarat | pentingna | Dampak / Kasaimbangan | Catetan tambahan |
|---|---|---|---|
| Kasaluyuan spéktrum | Panjang gelombang kedah cocog sareng spéktrum nyerep medium laser | Mastikeun nyerep efisien sareng inversi populasi anu efektif | - |
| Inténsitas | Kudu cukup luhur pikeun tingkat éksitasi nu dipikahoyong | Inténsitas anu luhur tiasa nyababkeun karusakan termal; rendah teuing moal ngahontal inversion populasi | - |
| Kualitas Beam | Utamana kritis dina tungtung-ngompa lasers | Mastikeun gandeng efisien sareng nyumbang kana kualitas sinar laser anu dipancarkeun | Kualitas pancaran anu luhur penting pisan pikeun tumpang tindihna lampu pompa sareng volume mode laser |
| Polarisasi | Diperlukeun pikeun média anu mibanda sipat anisotropik | Ningkatkeun efisiensi nyerep sareng tiasa mangaruhan polarisasi cahaya laser anu dipancarkeun | kaayaan polarisasi husus bisa jadi diperlukeun |
| Inténsitas Noise | tingkat noise low anu krusial | Fluktuasi inténsitas lampu pompa tiasa mangaruhan kualitas sareng stabilitas kaluaran laser | Penting pikeun aplikasi anu ngabutuhkeun stabilitas sareng presisi anu luhur |
waktos pos: Dec-01-2023