Laserpumpamise tööpõhimõte

Tööpõhimõtelaseri pumpamine

Energia neeldub keskkonnas, tekitades aatomites ergastatud olekuid. Populatsiooni inversioon saavutatakse siis, kui ergastatud olekus olevate osakeste arv ületab põhiolekus või vähem ergastatud olekus olevate osakeste arvu. Sel juhul võib tekkida stimuleeritud emissiooni mehhanism ja keskkonda saab kasutada laseri või optilise võimendina.

Pumba võimsus peab olema üle laseri laseri läve. Pumba energiat saadakse tavaliselt valguse või elektrivooluna, kuid kasutatud on ka eksootilisemaid allikaid, näiteks keemilisi või tuumareaktsioone.

Laiendatud teave

Laseri tootminetingimused:

1. Võimenduskeskkond: lasergenereerimiseks tuleb valida sobiv tööaine, mis võib olla gaas, vedel või tahke aine. Laserimiseks vajalike tingimuste loomiseks on selles keskkonnas võimalik saavutada populatsiooni inversioon.

Ilmselt on metastabiilse oleku energiataseme olemasolu väga kasulik osakeste arvu inversiooni realiseerimiseks. Töötavaid kandjaid on peaaegu tuhat liiki ja genereeritavad laseri lainepikkused hõlmavad laia valikut vaakum-ultravioletroosist kauge infrapunani. Arvestades aga laserväljundi laseri jõudlust, kehtivad kasutatavale tööainele teatud nõuded. Põhinõuded on

(1) ühtsed optilised omadused, hea optiline läbipaistvus ja stabiilne jõudlus;

(2) Suhteliselt pikkade energiatasemetega energiatasemed (nimetatakse metastabiilseks energiatasemeks);

(3) Sellel on suhteliselt kõrge kvantefektiivsus.

2. Pumpamisallikas: töökeskkonnas olevate osakeste arvu ümberpööramiseks tuleb aatomisüsteemi stimuleerimiseks kasutada teatud meetodit, et suurendada osakeste arvu ülemisel energiatasemel. Üldjuhul saab gaaslahendust kasutada kineetilise energiaga elektronide kasutamiseks keskmise aatomite ergastamiseks, mida nimetatakse elektriliseks ergastuseks; impulssvalgusallikaid saab kasutada ka töökeskkonna kiiritamiseks, mida nimetatakse valgusergatuseks; on ka termiline ergutus, keemiline ergutus jne.

Erinevaid ergastusmeetodeid nimetatakse visuaalselt pumpamiseks või pumpamiseks. Laseri väljundi pidevaks saamiseks tuleb seda pidevalt "pumbata", et hoida ülemisel energiatasemel rohkem osakesi kui alumisel energiatasemel.

3. Resonantsõõnsus: Sobiva tööaine ja pumbaallikaga saab realiseerida osakeste arvu inversiooni, kuid sellisel viisil tekitatud stimuleeritud kiirguse intensiivsus on liiga nõrk, et seda praktiliselt rakendada. Nii mõtlesid inimesed võimendamiseks kasutada optilist resonantsõõnsust.

Niinimetatud optiline resonantsõõnsus on tegelikult kaks suure peegeldusvõimega peeglit, mis on paigaldatud laseri kahele otsale vastamisi. Üks peegeldub peaaegu täielikult ja üks peegeldub enamasti ja edastatakse väike kogus, nii et laserit saab läbi selle peegli kiirata.

Töökeskkonnale tagasi peegelduv valgus indutseerib jätkuvalt uut stimuleeritud kiirgust ja valgust võimendub. Seetõttu võngub valgus resonantsõõnes edasi-tagasi, põhjustades ahelreaktsiooni, mis võimendub nagu laviin ja tekitab intensiivseLaser valgus, mis väljastatakse osaliselt peegeldava peegli ühest otsast.