Werkingsprincipe van laserpompen

Werkingsprincipe vanlaser pompen

Energie wordt geabsorbeerd in het medium, waardoor er aangeslagen toestanden in de atomen ontstaan. Populatie-inversie wordt bereikt wanneer het aantal deeltjes in een aangeslagen toestand groter is dan het aantal deeltjes in de grondtoestand of minder aangeslagen toestanden. In dit geval kan een mechanisme van gestimuleerde emissie optreden en kan het medium worden gebruikt als laser of optische versterker.

Het pompvermogen moet boven de laserdrempel van de laser liggen. Pompenergie wordt meestal geleverd in de vorm van licht of elektrische stroom, maar er zijn ook meer exotische bronnen gebruikt, zoals chemische of nucleaire reacties.

Uitgebreide informatie

Laserproductievoorwaarden:

1. Versterkingsmedium: Voor het genereren van lasers moet een geschikte werkstof worden geselecteerd, die gas, vloeistof of vast kan zijn. In dit medium kan populatie-inversie worden bereikt om de noodzakelijke voorwaarden voor lasering te creëren.

Het is duidelijk dat het bestaan ​​van het energieniveau in de metastabiele toestand zeer gunstig is om de inversie van het aantal deeltjes te realiseren. Er zijn bijna duizend soorten werkmedia, en de lasergolflengten die kunnen worden gegenereerd omvatten een breed bereik van vacuüm-ultraviolet tot ver-infrarood. Gezien de laserprestaties van de laseruitvoer zijn er echter bepaalde eisen aan de gebruikte werkstof. De basisvereisten zijn

(1) Uniforme optische eigenschappen, goede optische transparantie en stabiele prestaties;

(2) Energieniveaus met relatief lange energieniveaus (metastabiele energieniveaus genoemd);

(3) Het heeft een relatief hoge kwantumefficiëntie.

2. Pompbron: Om het aantal deeltjes in het werkmedium om te keren, moet een bepaalde methode worden gebruikt om het atomaire systeem te stimuleren om het aantal deeltjes in het bovenste energieniveau te vergroten. Over het algemeen kan gasontlading worden gebruikt om elektronen met kinetische energie te gebruiken om middelgrote atomen te exciteren, wat elektrische excitatie wordt genoemd; pulslichtbronnen kunnen ook worden gebruikt om het werkmedium te bestralen, wat lichtexcitatie wordt genoemd; er zijn ook thermische excitatie, chemische excitatie, enz.

Verschillende excitatiemethoden worden visueel pompen of pompen genoemd. Om continu laseruitvoer te verkrijgen, moet deze continu worden "gepompt" om meer deeltjes op het hogere energieniveau te houden dan op het lagere energieniveau.

3. Resonantieholte: Met een geschikte werkstof en pompbron kan deeltjesaantalinversie worden gerealiseerd, maar de intensiteit van de gestimuleerde straling die op deze manier wordt geproduceerd is te zwak om praktisch te kunnen worden toegepast. Dus dachten mensen erover om een ​​optische resonantieholte te gebruiken om te versterken.

De zogenaamde optische resonantieholte bestaat eigenlijk uit twee spiegels met een hoge reflectiviteit die tegenover elkaar op de twee uiteinden van de laser zijn gemonteerd. Eén ervan wordt bijna volledig gereflecteerd, en één wordt grotendeels gereflecteerd en een kleine hoeveelheid wordt doorgelaten, zodat de laser door deze spiegel kan worden uitgezonden.

Het licht dat wordt teruggekaatst naar het werkmedium blijft nieuwe gestimuleerde straling induceren en het licht wordt versterkt. Daarom oscilleert het licht heen en weer in de resonantieholte, waardoor een kettingreactie ontstaat, die wordt versterkt als een lawine en intense trillingen veroorzaakt.laserlicht, die wordt uitgevoerd vanaf het ene uiteinde van de gedeeltelijk reflecterende spiegel.