Tezkor post olish uchun ijtimoiy tarmoqlarimizga obuna bo'ling
O'z mohiyatiga ko'ra, lazerli nasos - bu lazer nurini chiqarishi mumkin bo'lgan holatga erishish uchun vositani energiya bilan ta'minlash jarayoni. Bu odatda muhitga yorug'lik yoki elektr tokini kiritish, uning atomlarini hayajonlantirish va kogerent yorug'lik chiqarishga olib keladi. Ushbu asosiy jarayon 20-asrning o'rtalarida birinchi lazerlar paydo bo'lganidan beri sezilarli darajada rivojlandi.
Ko'pincha tezlik tenglamalari bilan modellashtirilgan bo'lsa-da, lazerli nasos asosan kvant mexanik jarayondir. Bu fotonlar va qozonish muhitining 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 o'zaro ta'sirlarni yanada nozikroq tushunish imkonini beradi.
Lazerni pompalash - bu energiya, odatda yorug'lik yoki elektr toki ko'rinishida, uning atomlari yoki molekulalarini yuqori energiya holatiga ko'tarish uchun lazerning kuchayish muhitiga etkazib beriladigan jarayon. Ushbu energiya almashinuvi populyatsiya inversiyasiga erishish uchun juda muhimdir, bu holat pastroq energiya holatiga qaraganda ko'proq zarralar qo'zg'atiladi va bu muhitga stimulyatsiya qilingan emissiya orqali yorug'likni kuchaytirishga imkon beradi. Jarayon murakkab kvant shovqinlarini o'z ichiga oladi, ko'pincha tezlik tenglamalari yoki yanada rivojlangan kvant mexanik ramkalar orqali modellanadi. Asosiy jihatlarga nasos manbasini tanlash (masalan, lazerli diodlar yoki tushirish lampalari), nasos geometriyasi (yon yoki oxirgi nasos) va nasosning o'ziga xos talablariga mos keladigan nasos yorug'lik xususiyatlarini (spektr, intensivlik, nur sifati, polarizatsiya) optimallashtirish kiradi. daromad o'rtacha. Lazerli nasos har xil lazer turlarida, jumladan qattiq holatdagi, yarimo'tkazgichli va gaz lazerlarida asosiy hisoblanadi va lazerning samarali va samarali ishlashi uchun zarurdir.
Optik pompalanadigan lazerlarning turlari
1. Doplangan izolyatorli qattiq holatdagi lazerlar
· Umumiy ko'rinish:Ushbu lazerlar elektr izolyatsion xost muhitidan foydalanadi va lazer faol ionlarini quvvatlantirish uchun optik nasosga tayanadi. Umumiy misol YAG lazerlarida neodimiydir.
·Oxirgi tadqiqotlar:A. Antipov va boshqalarning tadqiqoti. Spin almashinadigan optik nasos uchun qattiq holatga yaqin IR lazerini muhokama qiladi. Ushbu tadqiqot qattiq holatda lazer texnologiyasidagi yutuqlarni, xususan, tibbiy tasvirlash va telekommunikatsiya kabi ilovalar uchun juda muhim bo'lgan yaqin infraqizil spektrdagi yutuqlarni ta'kidlaydi.
Qo'shimcha o'qish:Spin almashinadigan optik nasos uchun qattiq holatdagi yaqin infraqizil lazer
2. Yarimo'tkazgichli lazerlar
·Umumiy ma'lumot: Odatda elektr bilan pompalanadigan yarimo'tkazgichli lazerlar, ayniqsa Vertical External Cavity Surface Eitting Lasers (VECSELs) kabi yuqori yorqinlikni talab qiluvchi ilovalarda optik nasosdan ham foydalanishi mumkin.
·Oxirgi ishlanmalar: U. Kellerning ultra tez qattiq holatdagi va yarimo'tkazgichli lazerlardan optik chastotali taroqlar ustidagi ishi diodli nasosli qattiq holatdagi va yarim o'tkazgichli lazerlardan barqaror chastotali taroqlarni yaratish haqida tushuncha beradi. Ushbu taraqqiyot optik chastota metrologiyasidagi ilovalar uchun ahamiyatlidir.
Qo'shimcha o'qish:Ultrafast qattiq holatdagi va yarim o'tkazgichli lazerlardan optik chastotali taroqlar
3. Gaz lazerlari
·Gaz lazerlarida optik nasos: gidroksidi bug 'lazerlari kabi gaz lazerlarining ayrim turlari optik nasosdan foydalanadi. Ushbu lazerlar ko'pincha o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lgan izchil yorug'lik manbalarini talab qiladigan ilovalarda qo'llaniladi.
Optik nasoslar uchun manbalar
Chiqarish lampalari: Chiroq bilan pompalanadigan lazerlarda keng tarqalgan bo'lib, deşarj lampalari ularning yuqori quvvati va keng spektri uchun ishlatiladi. YA Mandryko va boshqalar. qattiq holatda lazerlarning optik nasosli ksenon lampalaridagi faol muhitda impulsli yoy deşarjlarini hosil qilishning quvvat modelini ishlab chiqdi. Ushbu model lazerning samarali ishlashi uchun juda muhim bo'lgan impulsli nasos lampalarining ishlashini optimallashtirishga yordam beradi.
Lazerli diodlar:Diyotli nasosli lazerlarda ishlatiladigan lazerli diodlar yuqori samaradorlik, ixcham o'lcham va nozik sozlash qobiliyati kabi afzalliklarga ega.
Qo'shimcha o'qish:lazer diyot nima?
Chiroq chiroqlari: Yoritgichlar qattiq holatdagi lazerlarni, masalan, ruby yoki Nd: YAG lazerlarini pompalash uchun keng qo'llaniladigan intensiv, keng spektrli yorug'lik manbalari. Ular lazer muhitini qo'zg'atadigan yuqori zichlikdagi yorug'lik portlashini ta'minlaydi.
Ark lampalar: Fleshli lampalarga o'xshab, lekin uzluksiz ishlash uchun mo'ljallangan, yoy lampalar doimiy kuchli yorug'lik manbasini taklif qiladi. Ular uzluksiz to'lqin (CW) lazer ishlashi talab qilinadigan ilovalarda qo'llaniladi.
LEDlar (yorug'lik chiqaradigan diodlar): Lazerli diodlar kabi keng tarqalgan bo'lmasa-da, LEDlar ba'zi kam quvvatli ilovalarda optik nasos uchun ishlatilishi mumkin. Ular uzoq umr ko'rishlari, arzonligi va turli to'lqin uzunliklarida mavjudligi tufayli foydalidir.
Quyosh nuri: Ba'zi eksperimental qurilmalarda konsentrlangan quyosh nuri quyoshdan pompalanadigan lazerlar uchun nasos manbai sifatida ishlatilgan. Bu usul quyosh energiyasidan foydalanadi, bu uni qayta tiklanadigan va tejamkor manbaga aylantiradi, garchi u sun'iy yorug'lik manbalariga qaraganda kamroq nazorat qilinadigan va kamroq qizg'in.
Elyaf bilan bog'langan lazerli diodlar: Bular optik tolalar bilan birlashtirilgan lazerli diodlar bo'lib, ular nasos nurini lazer muhitiga samaraliroq etkazib beradi. Ushbu usul, ayniqsa, tolali lazerlarda va nasos nurini aniq etkazib berish juda muhim bo'lgan holatlarda foydalidir.
Boshqa lazerlar: Ba'zida bitta lazer boshqasini pompalash uchun ishlatiladi. Misol uchun, chastotali ikki barobar Nd: YAG lazeri bo'yoq lazerini pompalash uchun ishlatilishi mumkin. Bu usul odatda an'anaviy yorug'lik manbalari bilan osonlik bilan erishilmaydigan nasos jarayoni uchun ma'lum to'lqin uzunliklari kerak bo'lganda qo'llaniladi.
Diyot bilan pompalanadigan qattiq holatdagi lazer
Dastlabki energiya manbai: Jarayon nasos manbai bo'lib xizmat qiluvchi diodli lazerdan boshlanadi. Diodli lazerlar samaradorligi, ixcham o'lchamlari va ma'lum to'lqin uzunliklarida yorug'lik chiqarish qobiliyati uchun tanlanadi.
Nasos nuri:Diodli lazer qattiq holatdagi daromad muhiti tomonidan so'rilgan yorug'lik chiqaradi. Diod lazerining to'lqin uzunligi daromad muhitining yutilish xususiyatlariga mos keladigan tarzda moslashtirilgan.
Qattiq holatO'rtacha daromad olish
Material:DPSS lazerlarida qozonish muhiti odatda Nd: YAG (neodimiy qo'shilgan Yttrium alyuminiy granatasi), Nd: YVO4 (Neodimiy qo'shilgan itriyum orthovanadate) yoki Yb: YAG (ytterbium qo'shilgan itriyum alyuminiy granatasi) kabi qattiq holatdagi materialdir.
Doping:Ushbu materiallar faol lazer ionlari bo'lgan noyob tuproq ionlari (masalan, Nd yoki Yb) bilan qo'shiladi.
Energiyani yutish va qo'zg'alish:Diyot lazerining nasos nuri qozonish muhitiga kirganda, noyob tuproq ionlari bu energiyani o'zlashtiradi va yuqori energiya holatlariga qo'zg'aladi.
Populyatsiya inversiyasi
Populyatsiya inversiyasiga erishish:Lazer ta'sirining kaliti daromad muhitida populyatsiya inversiyasiga erishishdir. Bu shuni anglatadiki, asosiy holatga qaraganda ko'proq ionlar qo'zg'aluvchan holatda.
Rag'batlantirilgan emissiya:Populyatsiya inversiyasiga erishilgandan so'ng, hayajonlangan va asosiy holatlar o'rtasidagi energiya farqiga mos keladigan fotonning kiritilishi qo'zg'atilgan ionlarning asosiy holatga qaytishini rag'batlantirishi mumkin, bu jarayonda foton chiqaradi.
Optik rezonator
Ko'zgular: qozonish muhiti optik rezonator ichiga joylashtiriladi, odatda muhitning har bir uchida ikkita nometall hosil qiladi.
Fikr-mulohaza va kuchaytirish: Ko'zgularning biri yuqori darajada aks ettiradi, ikkinchisi esa qisman aks ettiradi. Fotonlar bu oynalar orasida oldinga va orqaga sakrab, ko'proq emissiyani rag'batlantiradi va yorug'likni kuchaytiradi.
Lazer emissiyasi
Kogerent yorug'lik: chiqarilgan fotonlar kogerentdir, ya'ni ular fazada va bir xil to'lqin uzunligiga ega.
Chiqish: Qisman aks ettiruvchi oyna bu yorug'likning bir qismini o'tishiga imkon beradi va DPSS lazeridan chiqadigan lazer nurini hosil qiladi.
Nasos geometriyalari: Yon va oxirgi nasos
| Pompalash usuli | Tavsif | Ilovalar | Afzalliklar | Qiyinchiliklar |
|---|---|---|---|---|
| Yon pompalama | Lazer muhitiga perpendikulyar kiritilgan nasos nuri | Rod yoki tolali lazerlar | Yuqori quvvatli ilovalar uchun mos keladigan nasos nurining bir xil taqsimlanishi | Bir xil bo'lmagan daromad taqsimoti, past nur sifati |
| Nasosni tugatish | Lazer nurlari bilan bir xil eksa bo'ylab yo'naltirilgan nasos nuri | Nd: YAG kabi qattiq holatdagi lazerlar | Yagona daromad taqsimoti, yuqori nur sifati | Murakkab hizalama, yuqori quvvatli lazerlarda kamroq samarali issiqlik tarqalishi |
Samarali nasos nuriga qo'yiladigan talablar
| Talab | Muhimligi | Ta'sir/muvozanat | Qo'shimcha eslatmalar |
|---|---|---|---|
| Spektrning mosligi | To'lqin uzunligi lazer muhitining yutilish spektriga mos kelishi kerak | Samarali so'rilishini va populyatsiyaning samarali inversiyasini ta'minlaydi | - |
| Intensivlik | Istalgan qo'zg'alish darajasi uchun etarlicha yuqori bo'lishi kerak | Haddan tashqari yuqori intensivlik termal shikastlanishga olib kelishi mumkin; juda past populyatsiya inversiyasiga erisha olmaydi | - |
| Nur sifati | Ayniqsa, oxirgi pompalanadigan lazerlarda juda muhim | Samarali ulanishni ta'minlaydi va chiqarilgan lazer nurlarining 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 bo'lgan ommaviy axborot vositalari uchun talab qilinadi | Yutish samaradorligini oshiradi va chiqarilgan lazer nurlarining polarizatsiyasiga ta'sir qilishi mumkin | Muayyan polarizatsiya holati kerak bo'lishi mumkin |
| Shovqinning intensivligi | Kam shovqin darajasi juda muhimdir | Nasos yorug'ligi intensivligidagi o'zgarishlar lazer chiqishi sifati va barqarorligiga ta'sir qilishi mumkin | Yuqori barqarorlik va aniqlikni talab qiladigan ilovalar uchun muhim |
Yuborilgan vaqt: 01-dekabr 2023-yil