Принцип работы лазерной накачки

Принцип работыlАссер накачка

Энергия поглощается средой, создавая возбужденные состояния в атомах. Инверсия населенностей достигается, когда число частиц в возбужденном состоянии превышает количество частиц в основном состоянии или менее возбужденных состояниях. В этом случае может реализоваться механизм вынужденного излучения и среда может быть использована в качестве лазерного или оптического усилителя.

Мощность накачки должна быть выше порога генерации лазера. Энергия накачки обычно предоставляется в виде света или электрического тока, но используются и более экзотические источники, такие как химические или ядерные реакции.

Расширенная информация

Лазерное производствоусловия:

1. Усиливающая среда: для генерации лазера необходимо выбрать подходящее рабочее вещество, которое может быть газом, жидкостью или твердым веществом. В этой среде можно добиться инверсии населенностей, чтобы создать необходимые условия для генерации.

Очевидно, что существование уровня энергии метастабильного состояния очень полезно для реализации инверсии числа частиц. Существует почти тысяча видов рабочих сред, а длины волн лазера, которые можно генерировать, включают широкий диапазон — от вакуумного ультрафиолета до дальнего инфракрасного диапазона. Однако, учитывая характеристики выходного лазера, существуют определенные требования к используемому рабочему веществу. Основные требования:

(1) Равномерные оптические свойства, хорошая оптическая прозрачность и стабильная производительность;

(2) Энергетические уровни с относительно длинными энергетическими уровнями (называемые метастабильными энергетическими уровнями);

(3) Он имеет относительно высокую квантовую эффективность.

2. Источник накачки. Чтобы обратить вспять количество частиц в рабочей среде, необходимо использовать определенный метод, стимулирующий атомную систему к увеличению количества частиц на верхнем энергетическом уровне. Как правило, газовый разряд можно использовать для использования электронов с кинетической энергией для возбуждения атомов среды, что называется электрическим возбуждением; импульсные источники света могут использоваться и для облучения рабочего тела, называемого световым возбуждением; существуют также термическое возбуждение, химическое возбуждение и т. д.

Различные способы возбуждения визуально называются накачкой или накачкой. Чтобы непрерывно получать мощность лазера, его необходимо постоянно «накачивать», чтобы поддерживать больше частиц на верхнем энергетическом уровне, чем на нижнем энергетическом уровне.

3. Резонансная полость. При наличии подходящего рабочего вещества и источника накачки можно реализовать инверсию числа частиц, но интенсивность стимулированного излучения, создаваемого таким способом, слишком мала для практического применения. Поэтому люди подумали об использовании оптического резонансного резонатора для усиления.

Так называемый оптический резонансный резонатор на самом деле представляет собой два зеркала с высокой отражательной способностью, установленных на двух концах лазера лицом к лицу. Один почти полностью отражается, а другой в основном отражается и небольшая часть передается, так что лазер может излучаться через это зеркало.

Свет, отраженный обратно в рабочую среду, продолжает вызывать новое стимулированное излучение, и свет усиливается. Поэтому свет колеблется взад и вперед в резонансной полости, вызывая цепную реакцию, которая лавинообразно усиливается и приводит к интенсивномусвет лазера, который выводится с одного конца частично отражающего зеркала.