Princíp činnosti laserového čerpania

Princíp fungovanialaser čerpanie

Energia sa absorbuje v médiu a vytvára excitované stavy v atómoch. Inverzia populácie sa dosiahne, keď počet častíc v excitovanom stave prekročí počet častíc v základnom stave alebo menej excitovaných stavoch. V tomto prípade môže nastať mechanizmus stimulovanej emisie a médium môže byť použité ako laserový alebo optický zosilňovač.

Výkon čerpadla musí byť nad prahom lasera. Energia čerpadla je zvyčajne poskytovaná vo forme svetla alebo elektrického prúdu, ale použili sa aj exotickejšie zdroje, ako sú chemické alebo jadrové reakcie.

Rozšírené informácie

Laserová výrobapodmienky:

1. Prostredie zisku: Pre generovanie lasera je potrebné zvoliť vhodnú pracovnú látku, ktorou môže byť plyn, kvapalina alebo pevná látka. V tomto médiu je možné dosiahnuť inverziu populácie, aby sa vytvorili potrebné podmienky pre laser.

Je zrejmé, že existencia úrovne energie v metastabilnom stave je veľmi prospešná na realizáciu inverzie počtu častíc. Existuje takmer tisíc druhov pracovných médií a vlnové dĺžky lasera, ktoré možno generovať, zahŕňajú široký rozsah od ultrafialového vákua po ďaleko infračervené. Vzhľadom na výkon laserového výstupu lasera však existujú určité požiadavky na použitú pracovnú látku. Základné požiadavky sú

(1) Jednotné optické vlastnosti, dobrá optická priehľadnosť a stabilný výkon;

(2) Energetické hladiny s relatívne dlhými energetickými hladinami (nazývané metastabilné energetické hladiny);

(3) Má relatívne vysokú kvantovú účinnosť.

2. Čerpací zdroj: Aby sa zvrátil počet častíc v pracovnom médiu, musí sa použiť určitá metóda na stimuláciu atómového systému k zvýšeniu počtu častíc v hornej energetickej hladine. Vo všeobecnosti sa plynový výboj môže použiť na použitie elektrónov s kinetickou energiou na excitáciu atómov média, čo sa nazýva elektrické budenie; pulzné svetelné zdroje možno použiť aj na ožarovanie pracovného média, čo sa nazýva svetelná excitácia; existuje aj tepelná excitácia, chemická excitácia atď.

Rôzne spôsoby budenia sa vizuálne nazývajú čerpanie alebo čerpanie. Aby bolo možné nepretržite získavať výstup lasera, musí byť nepretržite „pumpovaný“, aby sa udržalo viac častíc v hornej energetickej hladine ako v dolnej energetickej hladine.

3. Rezonančná dutina: S vhodnou pracovnou látkou a čerpacím zdrojom je možné realizovať inverziu počtu častíc, ale intenzita takto produkovaného stimulovaného žiarenia je príliš slabá na to, aby sa dala prakticky aplikovať. Ľudí teda napadlo použiť na zosilnenie optickú rezonančnú dutinu.

Takzvaná optická rezonančná dutina sú vlastne dve zrkadlá s vysokou odrazivosťou namontované na dvoch koncoch lasera tvárou v tvár. Jeden sa takmer úplne odráža a jeden sa väčšinou odráža a prenáša sa malé množstvo, takže laser môže byť vyžarovaný cez toto zrkadlo.

Svetlo odrazené späť do pracovného média pokračuje v indukcii nového stimulovaného žiarenia a svetlo sa zosilňuje. Preto svetlo osciluje tam a späť v rezonančnej dutine, čo spôsobuje reťazovú reakciu, ktorá je zosilnená ako lavína a vytvára intenzívnulaserové svetlo, ktorý vychádza z jedného konca čiastočne odrážajúceho zrkadla.