Lazerinio siurbimo veikimo principas

Veikimo principaslaser siurbimas

Energija absorbuojama terpėje, sukuriant sužadintas būsenas atomuose. Populiacijos inversija pasiekiama, kai sužadintos būsenos dalelių skaičius viršija pradinės arba mažiau sužadintos būsenos dalelių skaičių. Tokiu atveju gali atsirasti stimuliuojamos emisijos mechanizmas ir terpė gali būti naudojama kaip lazeris arba optinis stiprintuvas.

Siurblio galia turi būti didesnė už lazerio lazerio slenkstį. Siurblio energija dažniausiai tiekiama šviesos arba elektros srovės pavidalu, tačiau buvo naudojami ir egzotiškesni šaltiniai, tokie kaip cheminės ar branduolinės reakcijos.

Išplėstinė informacija

Lazerio gamybasąlygos:

1. Stiprinimo terpė: lazerio generavimui turi būti parinkta tinkama darbinė medžiaga, kuri gali būti dujinė, skysta arba kieta. Šioje terpėje galima pasiekti populiacijos inversiją, kad būtų sudarytos būtinos sąlygos lazeravimui.

Akivaizdu, kad metastabilios būsenos energijos lygio egzistavimas yra labai naudingas norint realizuoti dalelių skaičiaus inversiją. Yra beveik tūkstantis darbo terpių rūšių, o lazerio bangos ilgiai, kuriuos galima generuoti, apima platų diapazoną nuo vakuuminio ultravioletinių iki tolimųjų infraraudonųjų spindulių. Tačiau, atsižvelgiant į lazerio išvesties efektyvumą, taikomi tam tikri reikalavimai naudojamai darbinei medžiagai. Pagrindiniai reikalavimai yra

(1) Vienodos optinės savybės, geras optinis skaidrumas ir stabilus veikimas;

(2) Energijos lygiai su santykinai ilgais energijos lygiais (vadinami metastabiliais energijos lygiais);

(3) Jis turi gana didelį kvantinį efektyvumą.

2. Siurbimo šaltinis: norint pakeisti dalelių skaičių darbinėje terpėje, turi būti naudojamas tam tikras metodas, skatinantis atominę sistemą, kad padidėtų dalelių skaičius viršutiniame energijos lygyje. Paprastai dujų išlydis gali būti naudojamas elektronams su kinetine energija sužadinti terpės atomus, o tai vadinama elektriniu sužadinimu; impulsiniai šviesos šaltiniai taip pat gali būti naudojami darbo terpei apšvitinti, tai vadinama šviesos sužadinimu; taip pat yra terminis sužadinimas, cheminis sužadinimas ir kt.

Įvairūs sužadinimo būdai vizualiai vadinami siurbimu arba siurbimu. Norint nuolat gauti lazerio galią, jis turi būti nuolat „pumpuojamas“, kad būtų išlaikyta daugiau dalelių viršutiniame energijos lygyje nei apatiniame energijos lygyje.

3. Rezonansinė ertmė: naudojant tinkamą darbinę medžiagą ir siurblio šaltinį, galima realizuoti dalelių skaičiaus inversiją, tačiau tokiu būdu sukuriamos stimuliuojamos spinduliuotės intensyvumas yra per silpnas, kad jį būtų galima praktiškai pritaikyti. Taigi žmonės sumanė panaudoti optinio rezonanso ertmę sustiprinti.

Vadinamoji optinio rezonanso ertmė iš tikrųjų yra du veidrodžiai su dideliu atspindžiu, sumontuoti ant abiejų lazerio galų akis į akį. Vienas yra beveik visiškai atspindėtas, o kitas - daugiausia ir perduodamas nedidelis kiekis, todėl lazeris gali būti spinduliuojamas per šį veidrodį.

Šviesa, atsispindėjusi atgal į darbo terpę, ir toliau sukelia naują stimuliuojamą spinduliuotę, o šviesa stiprėja. Todėl šviesa svyruoja pirmyn ir atgal rezonansinėje ertmėje, sukeldama grandininę reakciją, kuri sustiprėja kaip lavina ir sukelia intensyvųlazerio šviesa, kuris išvedamas iš vieno iš dalies atspindinčio veidrodžio galo.