Принцип роботи лазерної накачування

Принцип роботиlaser накачування

Енергія поглинається в середовищі, створюючи збуджені стани в атомах. Інверсія населеності досягається, коли кількість частинок у збудженому стані перевищує кількість частинок в основному або менш збуджених станах. У цьому випадку може мати місце механізм вимушеного випромінювання і середовище може бути використане як лазерний або оптичний підсилювач.

Потужність насоса має бути вище порога генерації лазера. Енергія насоса зазвичай подається у вигляді світла або електричного струму, але використовуються і більш екзотичні джерела, такі як хімічні або ядерні реакції.

Розширена інформація

Лазерне виробництвоумови:

1. Середовище посилення: для генерації лазера необхідно вибрати відповідну робочу речовину, яка може бути газом, рідиною або твердою речовиною. У цьому середовищі можна досягти інверсії населеностей, щоб створити необхідні умови для генерації.

Очевидно, що існування енергетичного рівня метастабільного стану дуже вигідно для реалізації інверсії числа частинок. Існує майже тисяча видів робочих середовищ, а довжини хвиль лазера, які можна генерувати, включають широкий діапазон від вакуумного ультрафіолетового до далекого інфрачервоного. Однак, враховуючи продуктивність лазера, існують певні вимоги до використовуваної робочої речовини. Основні вимоги такі

(1) однорідні оптичні властивості, хороша оптична прозорість і стабільна продуктивність;

(2) Рівні енергії з відносно довгими рівнями енергії (так звані метастабільні рівні енергії);

(3) Він має відносно високу квантову ефективність.

2. Джерело накачування: щоб змінити кількість частинок у робочому середовищі, потрібно використовувати певний метод, щоб стимулювати атомну систему до збільшення кількості частинок на верхньому енергетичному рівні. Як правило, газовий розряд можна використовувати для використання електронів з кінетичною енергією для збудження атомів середовища, що називається електричним збудженням; імпульсні джерела світла можуть використовуватися також для опромінення робочого середовища, що називається світловим збудженням; розрізняють також теплове збудження, хімічне збудження та ін.

Різні способи збудження візуально називають накачуванням або накачуванням. Щоб безперервно отримувати вихідний сигнал лазера, його потрібно безперервно «накачувати», щоб утримувати більше частинок на верхньому енергетичному рівні, ніж на нижньому.

3. Резонансна порожнина: за допомогою відповідної робочої речовини та джерела насоса можна реалізувати інверсію числа частинок, але інтенсивність стимульованого випромінювання, створеного таким чином, є занадто слабкою для практичного застосування. Тому люди подумали про використання оптичного резонансного резонатора для підсилення.

Так звана оптична резонансна порожнина — це насправді два дзеркала з високою відбивною здатністю, встановлені на двох кінцях лазера один до одного. Один майже повністю відбивається, а інший — переважно відбивається, і невелика кількість пропускається, так що лазер може випромінюватися через це дзеркало.

Світло, відбите назад до робочого середовища, продовжує індукувати нове стимульоване випромінювання, і світло посилюється. Таким чином, світло коливається вперед і назад у резонансній порожнині, викликаючи ланцюгову реакцію, яка посилюється, як лавина, і створює інтенсивнулазерне світло, який виходить з одного кінця частково відбиваючого дзеркала.