Ειδήσεις - Τι είναι η οπτική άντληση στο λέιζερ;

Εγγραφείτε στα κοινωνικά μας μέσα για άμεση ανάρτηση

Στην ουσία του, η άντληση λέιζερ είναι η διαδικασία ενεργοποίησης ενός μέσου για την επίτευξη μιας κατάστασης όπου μπορεί να εκπέμπει φως λέιζερ. Αυτό γίνεται συνήθως με την έγχυση φωτός ή ηλεκτρικού ρεύματος στο μέσο, συναρπαστικό των ατόμων του και οδηγώντας στην εκπομπή συνεκτικού φωτός. Αυτή η θεμελιώδη διαδικασία έχει εξελιχθεί σημαντικά από την έλευση των πρώτων λέιζερ στα μέσα του 20ού αιώνα.

Ενώ συχνά διαμορφώνονται με εξισώσεις ρυθμού, η άντληση λέιζερ είναι θεμελιωδώς μια κβαντική μηχανική διαδικασία. Περιλαμβάνει περίπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των φωτονίων και της ατομικής ή μοριακής δομής του μέσου κέρδους. Τα προηγμένα μοντέλα θεωρούν φαινόμενα όπως οι ταλαντώσεις Rabi, οι οποίες παρέχουν μια πιο ξεχωριστή κατανόηση αυτών των αλληλεπιδράσεων.

Η άντληση λέιζερ είναι μια διαδικασία όπου η ενέργεια, συνήθως με τη μορφή φωτός ή ηλεκτρικού ρεύματος, παρέχεται σε μέσο κέρδους λέιζερ για να ανυψώσει τα άτομα ή τα μόρια του σε υψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις. Αυτή η μεταφορά ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη αναστροφής του πληθυσμού, μια κατάσταση όπου περισσότερα σωματίδια είναι διεγερμένα από ό, τι σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση, επιτρέποντας στο μέσο να ενισχύσει το φως μέσω διεγερμένης εκπομπής. Η διαδικασία περιλαμβάνει περίπλοκες κβαντικές αλληλεπιδράσεις, που συχνά διαμορφώνονται μέσω εξισώσεων ρυθμού ή πιο προηγμένα κβαντικά μηχανικά πλαίσια. Οι βασικές πτυχές περιλαμβάνουν την επιλογή της πηγής της αντλίας (όπως οι διόδους λέιζερ ή οι λαμπτήρες εκκένωσης), η γεωμετρία της αντλίας (πλευρική ή άκρη άντλησης) και η βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών του φωτός της αντλίας (φάσμα, ένταση, ποιότητα δέσμης, πόλωση) για να ταιριάζουν με τις ειδικές απαιτήσεις του μέσου κέρδους. Η άντληση λέιζερ είναι θεμελιώδης σε διάφορους τύπους λέιζερ, συμπεριλαμβανομένων των λέιζερ στερεάς κατάστασης, ημιαγωγού και αερίου, και είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική και αποτελεσματική λειτουργία του λέιζερ.

Ποικιλίες οπτικά άντλησης λέιζερ

1. Λέιζερ στερεάς κατάστασης με μονωτήρα με ντόπιους

· Επισκόπηση:Αυτά τα λέιζερ χρησιμοποιούν ένα ηλεκτρικά μονωτικό μέσο ξενιστή και βασίζονται στην οπτική άντληση για να ενεργοποιήσουν τα ιόντα ενεργών με λέιζερ. Ένα κοινό παράδειγμα είναι το νεοδύμιο σε λέιζερ YAG.

·Πρόσφατη έρευνα:Μια μελέτη του Α. Antipov et al. Συζητά ένα λέιζερ πλησίον της στερεάς κατάστασης για την οπτική άντληση ανταλλαγής περιστροφής. Αυτή η έρευνα υπογραμμίζει τις εξελίξεις στην τεχνολογία λέιζερ στερεάς κατάστασης, ιδιαίτερα στο φάσμα της εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας, το οποίο είναι ζωτικής σημασίας για εφαρμογές όπως η ιατρική απεικόνιση και οι τηλεπικοινωνίες.

Περαιτέρω ανάγνωση:Ένα λέιζερ κοντά στο κράτος IR για οπτική άντληση ανταλλαγής περιστροφής

2. Λέιζερ ημιαγωγών

·Γενικές πληροφορίες: Συνήθως τα ηλεκτρικά αντλημένα, τα λέιζερ ημιαγωγών μπορούν επίσης να επωφεληθούν από την οπτική άντληση, ειδικά σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή φωτεινότητα, όπως λέιζερ που εκπέμπουν επιφάνεια της κάθετης εξωτερικής κοιλότητας (VECSELS).

·Πρόσφατες εξελίξεις: Το έργο του U. Keller σε χτένες οπτικής συχνότητας από εξαιρετικά ταχύτερα λέιζερ στερεάς κατάστασης και ημιαγωγών παρέχει πληροφορίες για τη δημιουργία σταθερών χτέρων συχνότητας από λέιζερ στερεάς κατάστασης και ημιαγωγού με αντιγραφή. Αυτή η πρόοδος είναι σημαντική για εφαρμογές σε μετρολογία οπτικής συχνότητας.

Περαιτέρω ανάγνωση:Οι χτένες της οπτικής συχνότητας από εξαιρετικά γρήγορους λέιζερ στερεάς κατάστασης και ημιαγωγών

3. Λέιζερ αερίου

·Οπτική άντληση σε λέιζερ αερίου: ορισμένοι τύποι λέιζερ αερίου, όπως λέιζερ ατμών αλκαλίων, χρησιμοποιούν οπτική άντληση. Αυτά τα λέιζερ χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές που απαιτούν συνεκτικές πηγές φωτός με συγκεκριμένες ιδιότητες.

Πηγές για οπτική άντληση

Λαμπτήρες εκκένωσης: Κοινή σε λέιζερ με λαμπτήρες, χρησιμοποιούνται λαμπτήρες εκκένωσης για την υψηλή ισχύ και το ευρύ φάσμα τους. YA Mandryko et αϊ. ανέπτυξε ένα μοντέλο ισχύος της παραγωγής εκκένωσης τόξου ώθησης σε οπτικά λάμπες Xenon ενεργών μέσων ενστικετρίας των λέιζερ στερεάς κατάστασης. Αυτό το μοντέλο συμβάλλει στη βελτιστοποίηση της απόδοσης των λαμπτήρων άντλησης ώθησης, ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική λειτουργία λέιζερ.

Διόδους λέιζερ:Χρησιμοποιείται σε λέιζερ με αντλίες διόδων, οι δίοδοι λέιζερ προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως η υψηλή απόδοση, το συμπαγές μέγεθος και η ικανότητα να είναι λεπτώς συντονισμένα.

Περαιτέρω ανάγνωση:Τι είναι η δίοδος λέιζερ;

Λαμπτήρες φλας: Οι λαμπτήρες φλας είναι έντονες πηγές φωτός ευρέος φάσματος που χρησιμοποιούνται συνήθως για την άντληση λέιζερ στερεάς κατάστασης, όπως τα λέιζερ Ruby ή ND: YAG. Παρέχουν μια έκρηξη φωτός υψηλής έντασης που ενθουσιάζει το μέσο λέιζερ.

Λυχνίες τόξου: Παρόμοια με τους λαμπτήρες flash αλλά σχεδιασμένο για συνεχή λειτουργία, οι λαμπτήρες τόξου προσφέρουν μια σταθερή πηγή έντονου φωτός. Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές όπου απαιτείται λειτουργία λέιζερ συνεχούς κύματος (CW).

LED (δίοδοι εκπομπής φωτός): Ενώ δεν είναι τόσο συχνές όσο οι διόδους λέιζερ, οι LED μπορούν να χρησιμοποιηθούν για οπτική άντληση σε ορισμένες εφαρμογές χαμηλής ισχύος. Είναι επωφελείς λόγω της μακράς ζωής τους, του χαμηλού κόστους και της διαθεσιμότητας σε διάφορα μήκη κύματος.

Ηλιακό φως: Σε ορισμένες πειραματικές ρυθμίσεις, το συμπυκνωμένο ηλιακό φως έχει χρησιμοποιηθεί ως πηγή αντλίας για λέιζερ με ηλιακή αντλία. Αυτή η μέθοδος αξιοποιεί την ηλιακή ενέργεια, καθιστώντας την ανανεώσιμη και οικονομικά αποδοτική πηγή, αν και είναι λιγότερο ελεγχόμενη και λιγότερο έντονη σε σύγκριση με τις τεχνητές πηγές φωτός.

Διόδους λέιζερ συζευγμένες με ίνες: Αυτές είναι διόδους λέιζερ σε συνδυασμό με οπτικές ίνες, οι οποίες παρέχουν το φως της αντλίας πιο αποτελεσματικά στο μέσο λέιζερ. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε λέιζερ ινών και σε καταστάσεις όπου η ακριβής παράδοση του φωτός της αντλίας είναι κρίσιμη.

Άλλα λέιζερ: Μερικές φορές, ένα λέιζερ χρησιμοποιείται για να αντλήσει ένα άλλο. Για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα λέιζερ με αμφισβητούμενη συχνότητα ND: YAG για να αντλήσει λέιζερ βαφής. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά όταν απαιτούνται συγκεκριμένα μήκη κύματος για τη διαδικασία άντλησης που δεν επιτυγχάνεται εύκολα με συμβατικές πηγές φωτός.

Λέιζερ στερεάς κατάστασης

Αρχική πηγή ενέργειας: Η διαδικασία ξεκινά με λέιζερ διόδου, το οποίο χρησιμεύει ως πηγή αντλίας. Τα λέιζερ διόδου επιλέγονται για την αποτελεσματικότητά τους, το συμπαγές μέγεθος και την ικανότητά τους να εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος.

Φως αντλίας:Το λέιζερ διόδου εκπέμπει φως που απορροφάται από το μέσο κέρδους στερεάς κατάστασης. Το μήκος κύματος του λέιζερ διόδου είναι προσαρμοσμένο ώστε να ταιριάζει με τα χαρακτηριστικά απορρόφησης του μέσου κέρδους.

Στερεάς κατάστασηςΚέρδος μέσου

Υλικό:Το μέσο κέρδους σε λέιζερ DPSS είναι συνήθως ένα υλικό στερεάς κατάστασης όπως το ND: YAG (γρανίτη αλουμινίου Yttrium yttrium), ND: YVO4 (Yvo4 (Neodymium-doped yttrium orthovanadate) ή YB: YAG (Ytterbium-Dopium yttrium garnet).

Ντοπάρισμα:Αυτά τα υλικά είναι προσωμένα με ιόντα σπάνιων γαιών (όπως ND ή YB), τα οποία είναι τα ενεργά ιόντα λέιζερ.

Απορρόφηση και διέγερση ενέργειας:Όταν το φως της αντλίας από το λέιζερ διόδου εισέρχεται στο μέσο κέρδους, τα ιόντα σπάνιων γαιών απορροφούν αυτήν την ενέργεια και ενθουσιάζουν τις υψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις.

Αναστροφή πληθυσμού

Επίτευξη αναστροφής πληθυσμού:Το κλειδί για τη δράση λέιζερ είναι η επίτευξη αναστροφής πληθυσμού στο μέσο κέρδους. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερα ιόντα βρίσκονται σε διεγερμένη κατάσταση από ό, τι στην κατάσταση του εδάφους.

Διεγερμένη εκπομπή:Μόλις επιτευχθεί η αναστροφή του πληθυσμού, η εισαγωγή ενός φωτονίου που αντιστοιχεί στην ενεργειακή διαφορά μεταξύ των διεγερμένων και εδάφους μπορεί να διεγείρει τα διεγερμένα ιόντα να επιστρέψουν στην κατάσταση του εδάφους, εκπέμποντας ένα φωτόνιο στη διαδικασία.

Οπτικός συντονιστής

Καθρέφτες: Το μέσο κέρδους τοποθετείται μέσα σε έναν οπτικό συντονιστή, που συνήθως σχηματίζεται από δύο καθρέφτες σε κάθε άκρο του μέσου.

Ανατροφοδότηση και ενίσχυση: Ένας από τους καθρέφτες είναι εξαιρετικά αντανακλαστική και το άλλο είναι εν μέρει αντανακλαστικό. Τα φωτόνια αναπηδούν μεταξύ αυτών των καθρέφτη, διεγείροντας περισσότερες εκπομπές και ενισχύοντας το φως.

Εκπομπή λέιζερ

Το συνεκτικό φως: Τα φωτόνια που εκπέμπονται είναι συνεπή, που σημαίνει ότι βρίσκονται σε φάση και έχουν το ίδιο μήκος κύματος.

Έξοδος: Ο μερικώς αντανακλαστικός καθρέφτης επιτρέπει σε κάποιο από αυτό το φως να περάσει, σχηματίζοντας τη δέσμη λέιζερ που εξέρχεται από το λέιζερ DPSS.

Γεωμετρίες άντλησης: Πλευρά έναντι αντλίας τελικού

Μέθοδος άντλησης	Περιγραφή	Αιτήσεις	Φόντα	Προκλήσεις
Πλευρική άντληση	Το φως της αντλίας εισήγαγε κάθετο στο μέσο λέιζερ	Τα λέιζερ ράβδου ή ινών	Ομοιόμορφη κατανομή του φωτός αντλιών, κατάλληλη για εφαρμογές υψηλής ισχύος	Μη ομοιόμορφη κατανομή κέρδους, ποιότητα χαμηλότερης δέσμης
Τελική άντληση	Το φως της αντλίας κατευθύνεται κατά μήκος του ίδιου άξονα με τη δέσμη λέιζερ	Λέιζερ στερεάς κατάστασης όπως ND: YAG	Ομοιόμορφη κατανομή κέρδους, υψηλότερη ποιότητα δέσμης	Σύνθετη ευθυγράμμιση, λιγότερο αποτελεσματική διάχυση θερμότητας σε λέιζερ υψηλής ισχύος

Απαιτήσεις για αποτελεσματικό φως της αντλίας

Απαίτηση	Σπουδαιότητα	Επίπτωση/ισορροπία	Πρόσθετες σημειώσεις
Καταλληλότητα φάσματος	Το μήκος κύματος πρέπει να ταιριάζει με το φάσμα απορρόφησης του μέσου λέιζερ	Εξασφαλίζει την αποτελεσματική απορρόφηση και την αποτελεσματική αναστροφή του πληθυσμού	-
Ενταση	Πρέπει να είναι αρκετά υψηλό για το επιθυμητό επίπεδο διέγερσης	Οι υπερβολικά υψηλές εντάσεις μπορούν να προκαλέσουν θερμική βλάβη. πολύ χαμηλό δεν θα επιτύχει την αναστροφή του πληθυσμού	-
Ποιότητα δέσμης	Ιδιαίτερα κρίσιμα σε λέιζερ με τελική αντέλαση	Εξασφαλίζει την αποτελεσματική σύζευξη και συμβάλλει στην εκπεμπόμενη ποιότητα της δέσμης λέιζερ	Η υψηλή ποιότητα δέσμης είναι ζωτικής σημασίας για την ακριβή επικάλυψη του φωτός αντλιών και της όγκου της λειτουργίας λέιζερ
Πόλωση	Απαιτούνται για τα μέσα με ανισότροπες ιδιότητες	Ενισχύει την αποτελεσματικότητα της απορρόφησης και μπορεί να επηρεάσει την εκπεμπόμενη πόλωση φωτός λέιζερ	Μπορεί να είναι απαραίτητη συγκεκριμένη κατάσταση πόλωσης
Ένταση θόρυβος	Τα χαμηλά επίπεδα θορύβου είναι κρίσιμα	Οι διακυμάνσεις στην ένταση του φωτός της αντλίας μπορούν να επηρεάσουν την ποιότητα και τη σταθερότητα της εξόδου λέιζερ	Σημαντικό για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή σταθερότητα και ακρίβεια

Σχετική εφαρμογή λέιζερ

Προϊόντα που σχετίζονται

Δίοδος αντλημένο λέιζερ στερεάς κατάστασης

Ανυψώστε την έρευνά σας και τις εφαρμογές σας με τη σειρά μας που αντλούνται λέιζερ στερεάς κατάστασης (DPSS). Αυτά τα λέιζερ, εξοπλισμένα με δυνατότητες άντλησης υψηλής ισχύος, εξαιρετική ποιότητα δέσμης και απαράμιλλη σταθερότητα, προσφέρουν ευπροσάρμοστες λύσεις για εφαρμογές

Πίνακας διόδων λέιζερ

Η σειρά των στοίβων διόδων λέιζερ διατίθενται σε οριζόντιες, κάθετες, πολυγώνι, δακτύλιος και μίνι-στίγματα, που συγκολλούνται μαζί χρησιμοποιώντας τεχνολογία Hard συγκόλλησης AUSN. Η στοίβα ψύξης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε φωτισμό, έρευνα, ανίχνευση και πηγές αντλίας.

Δίοδος λέιζερ συζευγμένο με ίνες

Τα λέιζερ διόδων συζευγμένα με ίνες, τα οποία εκπέμπουν ομαλό και κυκλικό φως με συμμετρική ποιότητα δέσμης, ορίζονται ως συσκευές λέιζερ διόδου που συνδυάζουν το προκύπτον φως σε οπτική ίνες

Γυαλί λέιζερ με βάση το σήφος

Το γυάλινο λέιζερ που έχει οριστεί από το erbium, γνωστό ως το γυάλινο λέιζερ ER 1535nm, υπερέχει σε ασφαλείς φάσματα. Προσφέρει αξιόπιστη, οικονομικά αποδοτική απόδοση, εκπέμποντας φως που απορροφάται από τον κερατοειδή και τις κρυσταλλικές δομές των ματιών, εξασφαλίζοντας την ασφάλεια του αμφιβληστροειδούς.

Χρόνος δημοσίευσης: Δεκ-01-2023