Mag-subscribe sa Among Social Media Para sa Maabtik nga Post
Sa esensya niini, ang laser pumping mao ang proseso sa pag-energize sa usa ka medium aron makab-ot ang usa ka estado diin kini makapagawas sa kahayag sa laser. Kini kasagarang gihimo pinaagi sa pag-inject sa kahayag o koryente nga sulog ngadto sa medium, makapahinam sa mga atomo niini ug motultol sa pagbuga sa managsamang kahayag. Kini nga sukaranan nga proseso miuswag pag-ayo sukad sa pag-abut sa unang mga laser sa tunga-tunga sa ika-20 nga siglo.
Samtang kanunay nga gimodelo sa mga equation sa rate, ang pumping sa laser sa panguna usa ka proseso sa mekanikal nga quantum. Naglangkob kini sa makuti nga mga interaksyon tali sa mga photon ug sa atomic o molekular nga istruktura sa medium nga nakuha. Gikonsiderar sa mga advanced nga modelo ang mga panghitabo sama sa Rabi oscillations, nga naghatag usa ka labi ka nuanced nga pagsabut sa kini nga mga interaksyon.
Ang laser pumping usa ka proseso diin ang enerhiya, kasagaran sa porma sa kahayag o elektrikal nga sulog, gihatag ngadto sa usa ka laser's gain medium aron mapataas ang iyang mga atomo o molekula ngadto sa mas taas nga estado sa enerhiya. Kini nga pagbalhin sa enerhiya hinungdanon alang sa pagkab-ot sa pagbag-o sa populasyon, usa ka estado kung diin daghang mga partikulo ang naghinamhinam kaysa sa usa ka ubos nga kahimtang sa enerhiya, nga nagpaarang sa medium nga mapadako ang kahayag pinaagi sa gipadasig nga pagbuga. Ang proseso naglakip sa makuti nga mga interaksyon sa quantum, kasagaran gimodelo pinaagi sa mga equation sa rate o mas abante nga quantum mechanical frameworks. Ang mga importanteng aspeto naglakip sa pagpili sa tinubdan sa bomba (sama sa laser diodes o discharge lamps), pump geometry (side o end pumping), ug ang pag-optimize sa pump light nga mga kinaiya (spectrum, intensity, beam quality, polarization) aron mohaum sa piho nga mga kinahanglanon sa makakuha og medium. Ang laser pumping kay sukaranan sa lain-laing klase sa laser, lakip na ang solid-state, semiconductor, ug gas lasers, ug kinahanglanon para sa episyente ug epektibo nga operasyon sa laser.
Mga lahi sa Optical Pumped Laser
1. Solid-State Laser nga adunay Doped Insulators
· Overview:Kini nga mga laser naggamit sa usa ka electrically insulating host medium ug nagsalig sa optical pumping aron sa pagpakusog sa laser-active ions. Ang kasagaran nga pananglitan mao ang neodymium sa YAG lasers.
·Bag-ong panukiduki:Usa ka pagtuon ni A. Antipov et al. naghisgot sa usa ka solid-state duol-IR laser alang sa spin-exchange optical pumping. Ang kini nga panukiduki nagpasiugda sa mga pag-uswag sa solid-state nga teknolohiya sa laser, labi na sa duol nga infrared spectrum, nga hinungdanon alang sa mga aplikasyon sama sa medikal nga imaging ug telekomunikasyon.
Dugang nga Pagbasa:Usa ka Solid-State Near-IR Laser alang sa Spin-Exchange Optical Pumping
2. Semiconductor Lasers
·Kinatibuk-ang Impormasyon: Kasagaran nga gibomba sa kuryente, ang mga semiconductor laser mahimo usab nga makabenepisyo gikan sa optical pumping, labi na sa mga aplikasyon nga nanginahanglan taas nga kahayag, sama sa Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs).
·Bag-ong mga Kauswagan: Ang trabaho ni U. Keller sa optical frequency combs gikan sa ultrafast solid-state ug semiconductor lasers naghatag og mga panabut sa henerasyon sa stable frequency combs gikan sa diode-pumped solid-state ug semiconductor lasers. Kini nga pag-uswag hinungdanon alang sa mga aplikasyon sa optical frequency metrology.
Dugang nga Pagbasa:Optical frequency combs gikan sa ultrafast solid-state ug semiconductor lasers
3. Mga Gas Laser
·Optical Pumping sa Gas Lasers: Ang pila ka klase sa gas laser, sama sa alkali vapor lasers, naggamit ug optical pumping. Kini nga mga laser sagad gigamit sa mga aplikasyon nga nanginahanglan managsama nga mga gigikanan sa kahayag nga adunay piho nga mga kabtangan.
Mga Tinubdan sa Optical Pumping
Mga Lampara sa Pag-discharge: Kasagaran sa mga lamp-pumped laser, ang mga discharge lamp gigamit alang sa ilang taas nga gahum ug lapad nga spectrum. YA Mandryko et al. nakamugna og usa ka power model sa impulse arc discharge generation sa active media optical pumping xenon lamps sa solid-state lasers. Kini nga modelo makatabang sa pag-optimize sa paghimo sa mga impulse pumping lamp, hinungdanon alang sa episyente nga operasyon sa laser.
Laser Diodes:Gigamit sa mga diode-pumped lasers, ang mga laser diode nagtanyag og mga bentaha sama sa taas nga episyente, compact nga gidak-on, ug ang abilidad nga maayo ang pagkatono.
Dugang nga pagbasa:unsa ang laser diode?
Mga Flash Lamp: Ang mga flash lamp kay grabe, lapad nga spectrum nga tinubdan sa kahayag nga kasagarang gigamit sa pagbomba sa solid-state nga mga laser, sama sa ruby o Nd:YAG lasers. Naghatag sila usa ka taas nga intensidad nga pagbuto sa kahayag nga nagpukaw sa medium nga laser.
Mga Arc Lamp: Susama sa mga flash lamp apan gidisenyo alang sa padayon nga operasyon, ang mga arc lamp nagtanyag sa usa ka makanunayon nga tinubdan sa kusog nga kahayag. Gigamit kini sa mga aplikasyon diin gikinahanglan ang padayon nga operasyon sa laser (CW).
Mga LED (Light Emitting Diodes): Samtang dili sama ka komon sa laser diodes, ang mga LED mahimong gamiton alang sa optical pumping sa pipila ka ubos nga gahum nga mga aplikasyon. Mapuslanon sila tungod sa ilang taas nga kinabuhi, mubu nga gasto, ug pagkaanaa sa lainlaing mga wavelength.
kahayag sa adlaw: Sa pipila ka eksperimento nga mga setup, ang puro nga kahayag sa adlaw gigamit isip tinubdan sa bomba alang sa solar-pumped lasers. Kini nga pamaagi naggamit sa solar energy, nga naghimo niini nga usa ka renewable ug cost-effective nga tinubdan, bisan kung kini dili kaayo makontrol ug dili kaayo grabe kon itandi sa artipisyal nga mga tinubdan sa kahayag.
Fiber-Coupled Laser Diodes: Kini ang mga laser diode nga giubanan sa mga optical fiber, nga naghatud sa suga sa bomba nga labi ka episyente sa medium nga laser. Kini nga pamaagi labi ka mapuslanon sa mga fiber laser ug sa mga sitwasyon diin ang tukma nga paghatud sa suga sa bomba hinungdanon.
Uban pang mga Laser: Usahay, ang usa ka laser gigamit sa pagbomba sa lain. Pananglitan, ang usa ka frequency-double nga Nd: YAG laser mahimong gamiton sa pagbomba sa usa ka dye laser. Kini nga pamaagi kanunay nga gigamit kung ang piho nga mga wavelength gikinahanglan alang sa proseso sa pumping nga dili dali makab-ot sa naandan nga mga gigikanan sa kahayag.
Diode-pumped solid-state nga laser
Inisyal nga Tinubdan sa Enerhiya: Ang proseso nagsugod sa usa ka diode laser, nga nagsilbing tinubdan sa bomba. Ang mga laser sa diode gipili alang sa ilang kaepektibo, compact nga gidak-on, ug abilidad sa pagpagawas sa kahayag sa piho nga mga wavelength.
Kahayag sa bomba:Ang diode laser nagpagawas sa kahayag nga masuhop sa solid-state gain medium. Ang wavelength sa diode laser gipahaum sa pagpares sa mga kinaiya sa pagsuyup sa gain medium.
Solid-StatePagbaton og Medium
Materyal nga:Ang gain medium sa DPSS lasers kasagaran usa ka solid-state nga materyal sama sa Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), o Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet).
Doping:Kini nga mga materyales gi-doped sa mga talagsaon nga yuta nga mga ion (sama sa Nd o Yb), nga mao ang aktibo nga mga ion sa laser.
Pagsuhop sa Enerhiya ug Kahinam:Kung ang pump light gikan sa diode laser mosulod sa gain medium, ang mga talagsaon nga yuta nga mga ion mosuhop niini nga enerhiya ug maghinam-hinam ngadto sa mas taas nga mga estado sa enerhiya.
Inversion sa Populasyon
Pagkab-ot sa Population Inversion:Ang yawe sa aksyon sa laser mao ang pagkab-ot sa usa ka pagbag-o sa populasyon sa medium nga nakuha. Kini nagpasabot nga mas daghang mga ion ang anaa sa usa ka excited nga kahimtang kay sa yuta nga kahimtang.
Gidasig nga Emisyon:Sa higayon nga makab-ot ang inversion sa populasyon, ang pagpaila sa usa ka photon nga katumbas sa kalainan sa enerhiya tali sa excited ug ground states makapadasig sa mga excited ions nga mobalik sa ground state, nga magpagawas ug photon sa proseso.
Optical Resonator
Mga Salamin: Ang gain medium gibutang sa sulod sa usa ka optical resonator, kasagaran giporma sa duha ka salamin sa matag tumoy sa medium.
Feedback ug Amplification: Usa sa mga salamin mao ang kaayo reflective, ug ang usa mao ang partially reflective. Ang mga photon nag-bounce balik-balik sa taliwala niini nga mga salamin, nga nagpukaw sa daghang mga emisyon ug nagpadako sa kahayag.
Laser Emission
Nagkauyon nga Kahayag: Ang mga photon nga gipagawas managsama, nagpasabut nga sila anaa sa hugna ug adunay parehas nga wavelength.
Output: Ang partially reflective nga salamin nagtugot sa pipila niini nga kahayag nga moagi, nga nagporma sa laser beam nga mogawas sa DPSS laser.
Pumping Geometry: Side vs. End Pumping
| Pamaagi sa Pagbomba | Deskripsyon | Mga aplikasyon | Mga bentaha | Mga hagit |
|---|---|---|---|---|
| Side Pumping | Ang suga sa bomba gipaila nga tul-id sa medium nga laser | Rod o fiber laser | Uniporme nga pag-apod-apod sa suga sa bomba, nga angay alang sa mga aplikasyon nga adunay taas nga gahum | Dili uniporme nga pag-apod-apod sa ganansya, ubos nga kalidad sa beam |
| Tapuson ang Pumping | Ang suga sa bomba gitumong sa parehas nga axis sa laser beam | Solid-state nga mga laser sama sa Nd:YAG | Uniporme nga pag-apod-apod sa ganansya, mas taas nga kalidad sa beam | Komplikado nga pag-align, dili kaayo episyente nga pagwagtang sa kainit sa mga high-power laser |
Mga Kinahanglanon alang sa Epektibo nga Pump Light
| Kinahanglanon | Kahinungdanon | Epekto/Balanse | Dugang nga mga Nota |
|---|---|---|---|
| Kaangayan sa Spectrum | Ang wavelength kinahanglang motakdo sa pagsuyup sa spectrum sa laser medium | Gisiguro ang episyente nga pagsuyup ug epektibo nga pagbag-o sa populasyon | - |
| Intensity | Kinahanglan nga igo nga taas alang sa gitinguha nga lebel sa pagpukaw | Ang sobra ka taas nga intensidad mahimong hinungdan sa kadaot sa init; ubos kaayo dili makab-ot ang pagbalit-ad sa populasyon | - |
| Kalidad sa Beam | Ilabi na kritikal sa katapusan-pumped lasers | Gisiguro ang episyente nga pagdugtong ug nakatampo sa kalidad nga gibuga nga laser beam | Ang kalidad sa taas nga beam hinungdanon alang sa tukma nga pagsapaw sa kahayag sa bomba ug gidaghanon sa laser mode |
| Polarisasyon | Gikinahanglan alang sa media nga adunay anisotropic properties | Nagpauswag sa pagkaayo sa pagsuyup ug mahimong makaapekto sa gibug-aton nga polarisasyon sa kahayag sa laser | Ang piho nga kahimtang sa polarisasyon mahimong kinahanglanon |
| Intensity Noise | Ang ubos nga lebel sa kasaba hinungdanon | Ang pag-usab-usab sa intensity sa kahayag sa bomba mahimong makaapekto sa kalidad ug kalig-on sa output sa laser | Importante alang sa mga aplikasyon nga nanginahanglan taas nga kalig-on ug katukma |
Oras sa pag-post: Dis-01-2023