Tezkor postlar uchun ijtimoiy tarmoqlarimizga obuna bo'ling
Aslida, lazer bilan pompalash - bu muhitni lazer nurini chiqaradigan holatga keltirish uchun uni energiya bilan ta'minlash jarayonidir. Bu odatda muhitga yorug'lik yoki elektr tokini yuborish, uning atomlarini qo'zg'atish va kogerent yorug'likning chiqishiga olib kelish orqali amalga oshiriladi. Ushbu asosiy jarayon 20-asrning o'rtalarida birinchi lazerlar paydo bo'lganidan beri sezilarli darajada rivojlandi.
Ko'pincha tezlik tenglamalari bilan modellashtirilsa-da, lazer bilan nasoslash asosan kvant mexanik jarayondir. U fotonlar va kuchaytiruvchi muhitning atom yoki molekulyar tuzilishi o'rtasidagi murakkab o'zaro ta'sirlarni o'z ichiga oladi. Ilg'or modellar Rabi tebranishlari kabi hodisalarni ko'rib chiqadi, bu esa ushbu o'zaro ta'sirlarni yanada nozikroq tushunish imkonini beradi.
Lazerli nasoslash - bu lazerning atomlari yoki molekulalarini yuqori energiya holatlariga ko'tarish uchun odatda yorug'lik yoki elektr toki shaklida energiya yetkazib beriladigan jarayon. Bu energiya uzatish populyatsiya inversiyasiga erishish uchun juda muhimdir, bu holat past energiya holatiga qaraganda ko'proq zarrachalar qo'zg'aladi, bu esa muhitga stimulyatsiya qilingan emissiya orqali yorug'likni kuchaytirishga imkon beradi. Jarayon murakkab kvant o'zaro ta'sirlarini o'z ichiga oladi, ko'pincha tezlik tenglamalari yoki rivojlangan kvant mexanikalari orqali modellashtiriladi. Asosiy jihatlar qatoriga nasos manbasini tanlash (lazer diodlari yoki tushirish lampalari kabi), nasos geometriyasi (yon yoki uchi nasoslash) va nasos yorug'lik xususiyatlarini (spektr, intensivlik, nur sifati, polyarizatsiya) kuchaytirish muhitining o'ziga xos talablariga moslashtirish kiradi. Lazerli nasoslash turli xil lazer turlarida, jumladan, qattiq holatdagi, yarimo'tkazgichli va gaz lazerlarida asosiy hisoblanadi va lazerning samarali va samarali ishlashi uchun juda muhimdir.
Optik nasosli lazerlarning turlari
1. Qo'shilgan izolyatorli qattiq holatdagi lazerlar
· Umumiy ma'lumot:Bu lazerlar elektr izolyatsiyalovchi xost muhitidan foydalanadi va lazer faol ionlarini energiya bilan ta'minlash uchun optik nasosga tayanadi. Bunga keng tarqalgan misol YAG lazerlaridagi neodimiydir.
·So'nggi tadqiqotlar:A. Antipov va boshqalar tomonidan olib borilgan tadqiqotda spin almashinuvi optik nasos uchun qattiq holatdagi yaqin infraqizil lazer muhokama qilinadi. Ushbu tadqiqot qattiq holatdagi lazer texnologiyasidagi, ayniqsa tibbiy tasvirlash va telekommunikatsiya kabi ilovalar uchun juda muhim bo'lgan yaqin infraqizil spektrdagi yutuqlarni ta'kidlaydi.
Qo'shimcha o'qish:Spin-almashinuv optik nasosi uchun qattiq holatdagi yaqin infraqizil lazer
2. Yarimo'tkazgichli lazerlar
·Umumiy ma'lumot: Odatda elektr bilan pompalanadigan yarimo'tkazgichli lazerlar, ayniqsa, vertikal tashqi bo'shliqli sirt nurlantiruvchi lazerlar (VECSEL) kabi yuqori yorqinlikni talab qiladigan dasturlarda optik nasosdan ham foyda ko'rishlari mumkin.
·So'nggi o'zgarishlar: U. Kellerning ultra tezkor qattiq holatdagi va yarimo'tkazgichli lazerlardan olingan optik chastotali taroqchalar ustidagi ishi diodli nasosli qattiq holatdagi va yarimo'tkazgichli lazerlardan olingan barqaror chastotali taroqchalarni yaratish haqida tushuncha beradi. Ushbu yutuq optik chastota metrologiyasida qo'llanilishi uchun muhimdir.
Qo'shimcha o'qish:Ultra tezkor qattiq holatdagi va yarimo'tkazgichli lazerlardan olingan optik chastotali chuqurchalar
3. Gaz lazerlari
·Gaz lazerlarida optik nasos: Ishqoriy bug 'lazerlari kabi ayrim gaz lazer turlari optik nasosdan foydalanadi. Bu lazerlar ko'pincha ma'lum xususiyatlarga ega kogerent yorug'lik manbalarini talab qiladigan dasturlarda qo'llaniladi.
Optik nasos manbalari
Chiqarish lampalariLampali nasosli lazerlarda keng tarqalgan bo'lib, razryad lampalari yuqori quvvat va keng spektr uchun ishlatiladi. YA Mandryko va boshqalar qattiq holatdagi lazerlarning faol muhitidagi optik nasosli ksenon lampalarida impulsli yoyli razryad hosil qilishning quvvat modelini ishlab chiqdilar. Ushbu model lazerning samarali ishlashi uchun juda muhim bo'lgan impulsli nasos lampalarining ishlashini optimallashtirishga yordam beradi.
Lazer diodlari:Diyot bilan ishlaydigan lazerlarda ishlatiladigan lazer diodlari yuqori samaradorlik, ixcham o'lcham va nozik sozlash qobiliyati kabi afzalliklarni taqdim etadi.
Qo'shimcha o'qish:lazer diodi nima?
ChiroqlarChaqnoq lampalar - bu ruby yoki Nd:YAG lazerlari kabi qattiq holatdagi lazerlarni pompalash uchun keng qo'llaniladigan kuchli, keng spektrli yorug'lik manbalari. Ular lazer muhitini qo'zg'atadigan yuqori intensivlikdagi yorug'lik portlashini ta'minlaydi.
Ark lampalariChaqnoq lampalarga o'xshash, ammo uzluksiz ishlash uchun mo'ljallangan yoy lampalari doimiy ravishda kuchli yorug'lik manbasini taqdim etadi. Ular uzluksiz to'lqinli (CW) lazer ishlashi talab qilinadigan ilovalarda qo'llaniladi.
LEDlar (yorug'lik chiqaradigan diodlar)Lazer diodlari kabi keng tarqalgan bo'lmasa-da, LEDlar ba'zi kam quvvatli dasturlarda optik nasos uchun ishlatilishi mumkin. Ular uzoq umr ko'rish muddati, arzonligi va turli to'lqin uzunliklarida mavjudligi tufayli afzalliklarga ega.
Quyosh nuriBa'zi eksperimental qurilmalarda quyosh energiyasi bilan ishlaydigan lazerlar uchun nasos manbai sifatida konsentrlangan quyosh nuri ishlatilgan. Bu usul quyosh energiyasidan foydalanadi, bu uni qayta tiklanadigan va tejamkor manbaga aylantiradi, garchi u sun'iy yorug'lik manbalariga qaraganda kamroq boshqariladigan va kamroq intensiv bo'lsa ham.
Elyaf bilan bog'langan lazer diodlari: Bular optik tolalarga ulangan lazer diodlari bo'lib, ular nasos nurini lazer muhitiga samaraliroq yetkazib beradi. Bu usul, ayniqsa, tolali lazerlarda va nasos nurini aniq yetkazib berish juda muhim bo'lgan holatlarda foydalidir.
Boshqa lazerlarBa'zan bitta lazer boshqasini pompalash uchun ishlatiladi. Masalan, bo'yoq lazerini pompalash uchun chastotasi ikki baravar oshirilgan Nd: YAG lazeridan foydalanish mumkin. Bu usul ko'pincha an'anaviy yorug'lik manbalari bilan osonlikcha erishib bo'lmaydigan pompalash jarayoni uchun ma'lum to'lqin uzunliklari talab qilinganda qo'llaniladi.
Diod bilan pompalanadigan qattiq holatdagi lazer
Boshlang'ich energiya manbaiJarayon nasos manbai bo'lib xizmat qiladigan diod lazer bilan boshlanadi. Diod lazerlar samaradorligi, ixcham o'lchamlari va ma'lum to'lqin uzunliklarida yorug'lik chiqarish qobiliyati uchun tanlanadi.
Nasos chiroqchasi:Diod lazer qattiq holatdagi kuchaytirish muhiti tomonidan yutilgan yorug'likni chiqaradi. Diod lazerining to'lqin uzunligi kuchaytirish muhitining yutilish xususiyatlariga moslashtiriladi.
Qattiq holatdagiO'rtacha daromad
Materiallar:DPSS lazerlaridagi kuchaytirish muhiti odatda Nd:YAG (Neodimiy bilan qo'shilgan Yttrium alyuminiy granat), Nd:YVO4 (Neodimiy bilan qo'shilgan Yttrium Orthovanadat) yoki Yb:YAG (Ytterbium bilan qo'shilgan Yttrium alyuminiy granat) kabi qattiq holatdagi materialdir.
Doping:Bu materiallar faol lazer ionlari bo'lgan noyob yer ionlari (masalan, Nd yoki Yb) bilan lehimlangan.
Energiyani yutish va qo'zg'alish:Diod lazeridan chiqadigan nasos nuri kuchaytirish muhitiga kirganda, noyob yer ionlari bu energiyani yutadi va yuqori energiya holatlariga qo'zg'aladi.
Populyatsiya inversiyasi
Aholi inversiyasiga erishish:Lazer ta'sirining kaliti kuchaytiruvchi muhitda populyatsiya inversiyasiga erishishdir. Bu shuni anglatadiki, asosiy holatga qaraganda ko'proq qo'zg'algan holatda ionlar mavjud.
Rag'batlantirilgan emissiya:Populyatsiya inversiyasiga erishilgandan so'ng, qo'zg'algan va asosiy holatlar o'rtasidagi energiya farqiga mos keladigan fotonning kiritilishi qo'zg'algan ionlarni asosiy holatga qaytishga undashi va bu jarayonda foton chiqarishi mumkin.
Optik rezonator
Ko'zgular: Kuchaytiruvchi muhit optik rezonator ichiga joylashtiriladi, odatda muhitning har ikki uchida ikkita oynadan hosil bo'ladi.
Teskari aloqa va kuchaytirish: Ko'zgulardan biri yuqori darajada aks ettiruvchi, ikkinchisi esa qisman aks ettiruvchi. Fotonlar bu ko'zgular orasida oldinga va orqaga sakrab, ko'proq emissiyalarni rag'batlantiradi va yorug'likni kuchaytiradi.
Lazer nurlanishi
Kogerent yorug'lik: Chiqarilgan fotonlar kogerent, ya'ni ular fazada va bir xil to'lqin uzunligiga ega.
Chiqish: Qisman aks ettiruvchi oyna bu yorug'likning bir qismini o'tkazib, DPSS lazeridan chiqadigan lazer nurini hosil qiladi.
Nasos geometriyalari: Yon va oxiri nasoslari
| Nasoslash usuli | Tavsif | Ilovalar | Afzalliklari | Qiyinchiliklar |
|---|---|---|---|---|
| Yon nasos | Lazer muhitiga perpendikulyar ravishda kiritilgan nasos nuri | Rod yoki tolali lazerlar | Nasos chiroqlarining bir tekis taqsimlanishi, yuqori quvvatli dasturlar uchun mos keladi | Kuchaytirishning notekis taqsimlanishi, nurlanish sifati pastroq |
| Nasosni tugatish | Lazer nuri bilan bir xil o'q bo'ylab yo'naltirilgan nasos nuri | Nd:YAG kabi qattiq holatdagi lazerlar | Bir tekis kuchaytirish taqsimoti, yuqori nurlanish sifati | Yuqori quvvatli lazerlarda murakkab hizalanish, kamroq samarali issiqlik tarqalishi |
Samarali nasos chiroqlari uchun talablar
| Talab | Muhimligi | Ta'sir/Muvozanat | Qo'shimcha eslatmalar |
|---|---|---|---|
| Spektrga moslik | To'lqin uzunligi lazer muhitining yutilish spektriga mos kelishi kerak | Samarali yutilish va samarali populyatsiya inversiyasini ta'minlaydi | - |
| Intensivlik | Kerakli qo'zg'alish darajasi uchun yetarlicha yuqori bo'lishi kerak | Haddan tashqari yuqori intensivliklar termal shikastlanishga olib kelishi mumkin; juda past intensivlik populyatsiya inversiyasiga erisha olmaydi | - |
| Nur sifati | Ayniqsa, oxirgi pompalanadigan lazerlarda juda muhimdir | Samarali ulanishni ta'minlaydi va chiqadigan lazer nurlari sifatiga hissa qo'shadi | Nasos nuri va lazer rejimi hajmining aniq bir-biriga mos kelishi uchun yuqori nur sifati juda muhimdir |
| Polarizatsiya | Anizotrop xususiyatlarga ega muhitlar uchun talab qilinadi | Yutish samaradorligini oshiradi va chiqadigan lazer nurining qutblanishiga ta'sir qilishi mumkin | Maxsus qutblanish holati zarur bo'lishi mumkin |
| Shovqin intensivligi | Kam shovqin darajasi juda muhim | Nasos yorug'lik intensivligidagi o'zgarishlar lazer chiqishi sifati va barqarorligiga ta'sir qilishi mumkin | Yuqori barqarorlik va aniqlikni talab qiladigan ilovalar uchun muhim |
Nashr vaqti: 2023-yil 1-dekabr