A lézeres pumpálás működési elve

Működési elvelaser szivattyúzás

Az energia elnyelődik a közegben, gerjesztett állapotokat hozva létre az atomokban. A populáció inverzióját akkor érjük el, ha a gerjesztett állapotban lévő részecskék száma meghaladja az alapállapotú vagy kevésbé gerjesztett állapotú részecskék számát. Ebben az esetben a stimulált emisszió mechanizmusa léphet fel, és a közeg lézerként vagy optikai erősítőként használható.

A szivattyú teljesítményének meg kell haladnia a lézer lézeres küszöbértékét. A szivattyú energiáját általában fény vagy elektromos áram formájában biztosítják, de alkalmaztak egzotikusabb forrásokat is, például kémiai vagy nukleáris reakciókat.

Bővített információ

Lézeres gyártáskörülmények:

1. Erősítési közeg: A lézergeneráláshoz megfelelő munkaanyagot kell kiválasztani, amely lehet gáz, folyékony vagy szilárd. Ebben a közegben a populáció inverziója érhető el a lézerezéshez szükséges feltételek megteremtése érdekében.

Nyilvánvaló, hogy a metastabil állapotú energiaszint megléte nagyon előnyös a részecskék számának inverziójának megvalósításához. Közel ezerféle munkaközeg létezik, és a generálható lézer hullámhossza a vákuum ultraibolya sugárzástól a távoli infravörösig terjed. Figyelembe véve azonban a lézerkimenet lézerteljesítményét, bizonyos követelmények vonatkoznak a felhasznált munkaanyagra. Az alapvető követelmények a következők

(1) Egységes optikai tulajdonságok, jó optikai átlátszóság és stabil teljesítmény;

(2) Viszonylag hosszú energiaszintű energiaszintek (ún. metastabil energiaszintek);

(3) Viszonylag magas kvantumhatékonysága van.

2. Szivattyúzási forrás: A munkaközegben lévő részecskék számának megfordítása érdekében bizonyos módszert kell alkalmazni az atomi rendszer stimulálására, hogy növelje a részecskék számát a felső energiaszinten. Általában a gázkisülés segítségével kinetikus energiájú elektronokat használhatunk közepes atomok gerjesztésére, amit elektromos gerjesztésnek nevezünk; impulzus fényforrások is használhatók a munkaközeg besugárzására, amit fénygerjesztésnek neveznek; van még hőgerjesztés, kémiai gerjesztés stb.

A különféle gerjesztési módszereket vizuálisan pumpálásnak vagy pumpálásnak nevezik. A lézerteljesítmény folyamatos elérése érdekében folyamatosan "szivattyúzni" kell, hogy több részecske maradjon a felső energiaszinten, mint az alsó energiaszinten.

3. Rezonáns üreg: Megfelelő munkaanyaggal és szivattyúforrással részecskeszám-inverzió megvalósítható, de az így előállított stimulált sugárzás intenzitása túl gyenge a gyakorlati alkalmazáshoz. Ezért az emberek arra gondoltak, hogy optikai rezonáns üreget használnak az erősítéshez.

Az úgynevezett optikai rezonancia üreg tulajdonképpen két nagy reflexiós tükör, amelyek a lézer két végére szemtől szemben vannak felszerelve. Az egyik szinte teljesen visszaverődik, a másik pedig többnyire visszaverődik, és egy kis mennyiséget továbbítanak, így a lézer ezen a tükörön keresztül bocsátható ki.

A munkaközegre visszaverődő fény továbbra is új stimulált sugárzást vált ki, és a fény felerősödik. Ezért a fény ide-oda oszcillál a rezonáns üregben, láncreakciót okozva, amely lavinaszerűen felerősödik, és intenzívlézerfény, amelyet a részben visszaverő tükör egyik végéből adunk ki.