Тез арада жарыялоо үчүн биздин социалдык медиага жазылыңыз
Негизинен, лазердик насостоо - бул чөйрөнү энергия менен камсыз кылуу жана ал лазер нурун чыгара ала турган абалга жеткирүү процесси. Бул, адатта, чөйрөгө жарык же электр тогун киргизүү, анын атомдорун козгоо жана когеренттүү жарыктын чыгышына алып келүү аркылуу жасалат. Бул негизги процесс 20-кылымдын ортосунда биринчи лазерлер пайда болгондон бери бир топ өнүккөн.
Көп учурда ылдамдык теңдемелери менен моделденгени менен, лазердик насостоо негизинен кванттык механикалык процесс болуп саналат. Ал фотондор менен күчөтүүчү чөйрөнүн атомдук же молекулярдык түзүлүшүнүн ортосундагы татаал өз ара аракеттенүүлөрдү камтыйт. Өркүндөтүлгөн моделдер бул өз ара аракеттенүүлөрдү тереңирээк түшүнүүгө мүмкүндүк берген Раби термелүүлөр сыяктуу кубулуштарды эске алат.
Лазердик насостоо – бул лазердин күчөтүүчү чөйрөсүнө энергия, адатта, жарык же электр тогу түрүндө берилип, анын атомдорун же молекулаларын жогорку энергия абалдарына көтөрүү процесси. Бул энергияны өткөрүп берүү популяциянын инверсиясына жетүү үчүн абдан маанилүү, бул абал төмөнкү энергия абалына караганда көбүрөөк бөлүкчөлөрдү дүүлүктүрөт, бул чөйрөгө стимулдаштырылган эмиссия аркылуу жарыкты күчөтүүгө мүмкүндүк берет. Бул процесс татаал кванттык өз ара аракеттенүүлөрдү камтыйт, көбүнчө ылдамдык теңдемелери же өнүккөн кванттык механикалык алкактар аркылуу моделденет. Негизги аспектилерге насостун булагын тандоо (мисалы, лазердик диоддор же разряддык лампалар), насостун геометриясы (каптал же уч насостоо) жана күчөтүүчү чөйрөнүн белгилүү бир талаптарына дал келүү үчүн насостун жарык мүнөздөмөлөрүн (спектр, интенсивдүүлүк, нурдун сапаты, поляризация) оптималдаштыруу кирет. Лазердик насостоо катуу абалдагы, жарым өткөргүчтүү жана газ лазерлерин кошо алганда, ар кандай лазер түрлөрүндө негизги болуп саналат жана лазердин натыйжалуу жана эффективдүү иштеши үчүн абдан маанилүү.
Оптикалык насостук лазерлердин түрлөрү
1. Допингделген изоляторлору бар катуу абалдагы лазерлер
· Жалпы маалымат:Бул лазерлер электрдик изоляциялоочу чөйрөнү колдонушат жана лазердик активдүү иондорду энергия менен камсыз кылуу үчүн оптикалык насостоого таянышат. Жалпы мисал катары YAG лазерлериндеги неодимди келтирүүгө болот.
·Акыркы изилдөөлөр:А. Антипов жана башкалардын изилдөөсүндө спин-алмашуу оптикалык насостоо үчүн катуу абалдагы жакын инфракызыл лазер талкууланат. Бул изилдөө катуу абалдагы лазер технологиясындагы, айрыкча медициналык сүрөткө тартуу жана телекоммуникация сыяктуу колдонмолор үчүн абдан маанилүү болгон жакын инфракызыл спектрдеги жетишкендиктерди баса белгилейт.
Кошумча окуу:Спин-алмашуу оптикалык сордуруу үчүн катуу абалдагы жакын инфракызыл лазер
2. Жарым өткөргүч лазерлер
·Жалпы маалымат: Адатта электрдик сордуруучу жарым өткөргүч лазерлер оптикалык сордуруудан, айрыкча, жогорку жарыктыкты талап кылган колдонмолордо, мисалы, вертикалдык сырткы көңдөй бетин нурлантуучу лазерлерде (VECSEL) да пайда ала алат.
·Акыркы жетишкендиктер: У. Келлердин өтө тез катуу абалдагы жана жарым өткөргүч лазерлерден алынган оптикалык жыштык уячалары боюнча иши диод менен сордурулган катуу абалдагы жана жарым өткөргүч лазерлерден туруктуу жыштык уячаларын түзүү жөнүндө түшүнүк берет. Бул жетишкендик оптикалык жыштык метрологиясындагы колдонмолор үчүн маанилүү.
Кошумча окуу:Өтө тез катуу абалдагы жана жарым өткөргүч лазерлерден алынган оптикалык жыштыктагы уячалар
3. Газ лазерлери
·Газ лазерлериндеги оптикалык насостоо: Щелочтуу буу лазерлери сыяктуу газ лазерлеринин айрым түрлөрү оптикалык насостоону колдонушат. Бул лазерлер көбүнчө белгилүү бир касиеттерге ээ когеренттүү жарык булактарын талап кылган колдонмолордо колдонулат.
Оптикалык сордуруу булактары
Разряддоочу лампаларЛампа менен сордурулган лазерлерде кеңири таралган разряддык лампалар жогорку кубаттуулуктагы жана кең спектрдеги жарык берүүчү лампалар үчүн колдонулат. Ю.А. Мандрыко жана башкалар катуу абалдагы лазерлердин оптикалык сордуруучу ксенон лампаларынын активдүү чөйрөсүндө импульстук дого разрядынын пайда болушунун кубаттуулук моделин иштеп чыгышкан. Бул модель лазердин натыйжалуу иштеши үчүн абдан маанилүү болгон импульстук сордуруучу лампалардын иштешин оптималдаштырууга жардам берет.
Лазердик диоддор:Диод менен сордурулган лазерлерде колдонулган лазердик диоддор жогорку натыйжалуулук, компакттуу өлчөм жана так жөнгө салуу мүмкүнчүлүгү сыяктуу артыкчылыктарды сунуштайт.
Кошумча окуу:лазердик диод деген эмне?
Жаркылдак лампаларЖаркылдак лампалар – бул катуу абалдагы лазерлерди, мисалы, рубин же Nd:YAG лазерлерин айдап чыгаруу үчүн кеңири колдонулган интенсивдүү, кеңири спектрдеги жарык булактары. Алар лазердик чөйрөнү дүүлүктүрүүчү жогорку интенсивдүү жарыктын жарылышын камсыз кылат.
Арка лампаларыЖаркылдак лампаларга окшош, бирок үзгүлтүксүз иштөө үчүн иштелип чыккан дого лампалары туруктуу күчтүү жарык булагын сунуштайт. Алар үзгүлтүксүз толкундуу (CW) лазердик иштетүү талап кылынган жерлерде колдонулат.
Жарык чыгаруучу диоддор (LED)Лазердик диоддор сыяктуу кеңири таралган эмес болсо да, светодиоддорду айрым аз кубаттуулуктагы колдонмолордо оптикалык сордуруу үчүн колдонсо болот. Алар узак кызмат мөөнөтү, арзан баасы жана ар кандай толкун узундуктарында жеткиликтүүлүгү менен артыкчылыктуу.
Күн нуруАйрым эксперименталдык түзүлүштөрдө концентрацияланган күн нуру күн энергиясы менен сордурулган лазерлер үчүн насос булагы катары колдонулган. Бул ыкма күн энергиясын колдонот, бул аны кайра жаралуучу жана үнөмдүү булак кылат, бирок ал жасалма жарык булактарына салыштырмалуу анча башкарылбайт жана анча интенсивдүү эмес.
Була менен байланышкан лазердик диоддорБулар оптикалык булаларга туташтырылган лазердик диоддор, алар насостун жарыгын лазердик чөйрөгө натыйжалуураак жеткирет. Бул ыкма була лазерлерде жана насостун жарыгын так жеткирүү өтө маанилүү болгон учурларда өзгөчө пайдалуу.
Башка лазерлерКээде бир лазер экинчисин сордуруу үчүн колдонулат. Мисалы, боёк лазерин сордуруу үчүн жыштыгы эки эселенген Nd: YAG лазери колдонулушу мүмкүн. Бул ыкма көбүнчө сордуруу процесси үчүн кадимки жарык булактары менен оңой менен жетишилбеген белгилүү бир толкун узундуктары талап кылынганда колдонулат.
Диод менен сордурулган катуу абалдагы лазер
Баштапкы энергия булагыПроцесс насостун булагы катары кызмат кылган диоддук лазерден башталат. Диоддук лазерлер натыйжалуулугу, компакттуу өлчөмү жана белгилүү бир толкун узундуктарында жарык чыгаруу жөндөмү үчүн тандалып алынат.
Насос жарыгы:Диоддук лазер катуу абалдагы күчөтүүчү чөйрө тарабынан сиңирилген жарыкты чыгарат. Диоддук лазердин толкун узундугу күчөтүүчү чөйрөнүн сиңирүү мүнөздөмөлөрүнө дал келгидей кылып ылайыкташтырылган.
Катуу абалОрточо күч
Материал:DPSS лазерлериндеги күчөтүүчү чөйрө, адатта, Nd:YAG (неодим менен кошулган иттрий алюминий гранаты), Nd:YVO4 (неодим менен кошулган иттрий ортованадаты) же Yb:YAG (иттербий менен кошулган иттрий алюминий гранаты) сыяктуу катуу абалдагы материал болуп саналат.
Допинг:Бул материалдар активдүү лазер иондору болгон сейрек кездешүүчү жер иондору (Nd же Yb сыяктуу) менен легирленген.
Энергияны сиңирүү жана козгоо:Диоддук лазерден чыккан насостун жарыгы күчөтүүчү чөйрөгө киргенде, сейрек кездешүүчү жер иондору бул энергияны сиңирип, жогорку энергия абалдарына чейин дүүлүкөт.
Калктын инверсиясы
Калктын инверсиясына жетүү:Лазердик таасирдин ачкычы - күчөтүүчү чөйрөдө популяциянын инверсиясына жетүү. Бул негизги абалга караганда көбүрөөк иондор дүүлүккөн абалда экенин билдирет.
Стимулдаштырылган эмиссия:Популяциянын инверсиясына жеткенден кийин, дүүлүккөн жана негизги абалдардын ортосундагы энергия айырмасына туура келген фотонду киргизүү дүүлүккөн иондордун негизги абалга кайтып келишин стимулдай алат, бул процессте фотонду бөлүп чыгарат.
Оптикалык резонатор
Күзгүлөр: Күчөткүч чөйрө оптикалык резонатордун ичине жайгаштырылат, ал адатта чөйрөнүн ар бир учунда эки күзгүдөн турат.
Кайтарым байланыш жана күчөтүү: Күзгүлөрдүн бири жогорку деңгээлде чагылдыруучу, ал эми экинчиси жарым-жартылай чагылдыруучу. Фотондор бул күзгүлөрдүн ортосунда алдыга жана артка секирип, көбүрөөк нурланууну стимулдаштырып, жарыкты күчөтөт.
Лазердик нурлануу
Когеренттүү жарык: Чыгарылган фотондор когеренттүү, башкача айтканда, алар фазада жана бирдей толкун узундугуна ээ.
Чыгаруу: Жарым-жартылай чагылдыруучу күзгү бул жарыктын бир бөлүгүн өткөрүп, DPSS лазеринен чыккан лазер нурун түзөт.
Соргучтун геометриясы: каптал жана уч жагында сордуруу
| Соргуч ыкмасы | Сүрөттөмө | Колдонмолор | Артыкчылыктары | Кыйынчылыктар |
|---|---|---|---|---|
| Капталдан сордуруу | Лазердик чөйрөгө перпендикуляр түрдө киргизилген насостук жарык | Штанга же була лазерлери | Насос жарыгынын бирдей бөлүштүрүлүшү, жогорку кубаттуулуктагы колдонмолор үчүн ылайыктуу | Күчөтүүнүн бирдей эмес бөлүштүрүлүшү, нурдун сапатынын төмөндүгү |
| Соргучту аяктоо | Лазер нуру менен бир ок боюнча багытталган насостук жарык | Nd:YAG сыяктуу катуу абалдагы лазерлер | Бирдей күчөтүү бөлүштүрүү, жогорку нур сапаты | Жогорку кубаттуулуктагы лазерлерде татаал тегиздөө, жылуулукту азыраак натыйжалуу таратуу |
Натыйжалуу насостук жарыкка коюлган талаптар
| Талап | Маанилүүлүгү | Таасир/Баланс | Кошумча эскертүүлөр |
|---|---|---|---|
| Спектрдин ылайыктуулугу | Толкун узундугу лазердик чөйрөнүн жутулуу спектрине дал келиши керек | Натыйжалуу сиңирүүнү жана популяциянын инверсиясын натыйжалуу камсыз кылат | - |
| Интенсивдүүлүк | Каалаган толкундануу деңгээли үчүн жетиштүү жогору болушу керек | Өтө жогорку интенсивдүүлүк жылуулук зыянын алып келиши мүмкүн; өтө төмөн интенсивдүүлүк популяциянын инверсиясына алып келбейт | - |
| Нурдун сапаты | Айрыкча, акыркы насостук лазерлерде маанилүү | Натыйжалуу байланышты камсыз кылат жана чыгарылган лазер нурунун сапатына салым кошот | Жогорку нурдун сапаты насостук жарыктын жана лазердик режимдин көлөмүнүн так дал келиши үчүн абдан маанилүү |
| Поляризация | Анизотроптук касиеттери бар чөйрөлөр үчүн талап кылынат | Жутулуунун натыйжалуулугун жогорулатат жана лазердик жарыктын поляризациясына таасир этиши мүмкүн | Белгилүү бир поляризация абалы зарыл болушу мүмкүн |
| Интенсивдүүлүктөгү ызы-чуу | Төмөнкү ызы-чуу деңгээли абдан маанилүү | Насостун жарык интенсивдүүлүгүнүн өзгөрүшү лазердин чыгаруу сапатына жана туруктуулугуна таасир этиши мүмкүн | Жогорку туруктуулукту жана тактыкты талап кылган тиркемелер үчүн маанилүү |
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 1-декабры