Tez paylaşım üçün sosial media hesablarımıza abunə olun
Əslində, lazer pompası, mühitin lazer işığı saça biləcəyi bir vəziyyətə çatması üçün onu enerji ilə təmin etmək prosesidir. Bu, adətən mühitə işıq və ya elektrik cərəyanı vurmaqla, onun atomlarını həyəcanlandırmaqla və koherent işığın yayılmasına səbəb olmaqla həyata keçirilir. Bu təməl proses 20-ci əsrin ortalarında ilk lazerlərin meydana gəlməsindən bəri əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etmişdir.
Lazer nasosu tez-tez sürət tənlikləri ilə modelləşdirilsə də, əsasən kvant mexaniki bir prosesdir. Bu proses fotonlar və qazanc mühitinin atom və ya molekulyar quruluşu arasında mürəkkəb qarşılıqlı təsirləri əhatə edir. Qabaqcıl modellər bu qarşılıqlı təsirlərin daha incə başa düşülməsini təmin edən Rabi rəqsləri kimi hadisələri nəzərə alır.
Lazer nasosu, adətən işıq və ya elektrik cərəyanı şəklində enerjinin lazerin atomlarını və ya molekullarını daha yüksək enerji vəziyyətlərinə qaldırmaq üçün qazanc mühitinə verildiyi bir prosesdir. Bu enerji ötürülməsi, populyasiya inversiyasına, daha aşağı enerji vəziyyətinə nisbətən daha çox hissəciyin həyəcanlandığı bir vəziyyətə nail olmaq üçün vacibdir və bu da mühitin stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə işığı gücləndirməsinə imkan verir. Proses, tez-tez sürət tənlikləri və ya daha inkişaf etmiş kvant mexaniki çərçivələri vasitəsilə modelləşdirilən mürəkkəb kvant qarşılıqlı təsirlərini əhatə edir. Əsas aspektlərə nasos mənbəyinin seçimi (lazer diodları və ya boşaltma lampaları kimi), nasos həndəsəsi (yan və ya son nasos) və qazanc mühitinin xüsusi tələblərinə uyğun olaraq nasos işığı xüsusiyyətlərinin (spektr, intensivlik, şüa keyfiyyəti, polyarizasiya) optimallaşdırılması daxildir. Lazer nasosu bərk cisimli, yarımkeçirici və qaz lazerləri də daxil olmaqla müxtəlif lazer növlərində əsasdır və lazerin səmərəli və effektiv işləməsi üçün vacibdir.
Optik Pompalı Lazerlərin Növləri
1. Doplu İzolyatorlu Bərk Cisimli Lazerlər
· Baxış:Bu lazerlər elektrik izolyasiya edən bir ana mühitdən istifadə edir və lazerlə aktiv ionları enerjiləndirmək üçün optik nasosdan istifadə edir. Ümumi bir nümunə YAG lazerlərindəki neodimdir.
·Son Tədqiqatlar:A. Antipov və digərləri tərəfindən aparılan bir araşdırmada spin-dəyişmə optik nasos üçün bərk cisimli yaxın infraqırmızı lazer müzakirə olunur. Bu tədqiqat, xüsusilə tibbi görüntüləmə və telekommunikasiya kimi tətbiqlər üçün vacib olan yaxın infraqırmızı spektrdə bərk cisimli lazer texnologiyasındakı irəliləyişləri vurğulayır.
Əlavə Oxu:Spin-Exchange Optik Nasos üçün Bərk Vəziyyətli Yaxın İQ Lazer
2. Yarımkeçirici Lazerlər
·Ümumi Məlumat: Adətən elektriklə pompalanan yarımkeçirici lazerlər, xüsusən də Şaquli Xarici Boşluq Səthi Yayan Lazerlər (VECSEL) kimi yüksək parlaqlıq tələb edən tətbiqlərdə optik pompadan da faydalana bilər.
·Son İnkişaflar: U. Kellerin ultra sürətli bərk cisimli və yarımkeçirici lazerlərdən optik tezlik çubuqları üzərində işi, diodla vurulan bərk cisimli və yarımkeçirici lazerlərdən sabit tezlik çubuqlarının yaradılmasına dair məlumat verir. Bu irəliləyiş optik tezlik metrologiyasında tətbiqlər üçün əhəmiyyətlidir.
Əlavə Oxu:Ultra sürətli bərk hallı və yarımkeçirici lazerlərdən optik tezlikli daraqlar
3. Qaz Lazerləri
·Qaz Lazerlərində Optik Nasoslama: Qələvi buxar lazerləri kimi müəyyən qaz lazer növləri optik nasoslamadan istifadə edir. Bu lazerlər tez-tez spesifik xüsusiyyətlərə malik koherent işıq mənbələri tələb edən tətbiqlərdə istifadə olunur.
Optik Nasos üçün Mənbələr
Boşaltma lampalarıLampa ilə vurulan lazerlərdə geniş yayılmış boşaltma lampaları yüksək gücü və geniş spektri üçün istifadə olunur. YA Mandryko və digərləri bərk hal lazerlərinin aktiv mühitində optik nasos ksenon lampalarında impuls qövs boşalması generasiyasının güc modelini hazırlamışlar. Bu model lazerin səmərəli işləməsi üçün vacib olan impuls nasos lampalarının işini optimallaşdırmağa kömək edir.
Lazer Diodları:Diodla pompalanan lazerlərdə istifadə edilən lazer diodları yüksək səmərəlilik, kompakt ölçü və incə tənzimləmə qabiliyyəti kimi üstünlüklər təklif edir.
Əlavə oxu:lazer diodu nədir?
FənərlərFləş lampaları, yaqut və ya Nd:YAG lazerləri kimi bərk cisimli lazerləri vurmaq üçün geniş istifadə olunan intensiv, geniş spektrli işıq mənbələridir. Onlar lazer mühitini həyəcanlandıran yüksək intensivlikli işıq partlayışı təmin edir.
Arc LampalarFləş lampalarına bənzər, lakin davamlı işləmək üçün nəzərdə tutulmuş qövs lampaları sabit intensiv işıq mənbəyi təklif edir. Onlar davamlı dalğa (CW) lazer işləməsinin tələb olunduğu tətbiqlərdə istifadə olunur.
LED-lər (İşıq Yayan Diodlar)Lazer diodları qədər geniş yayılmasa da, LED-lər müəyyən aşağı güclü tətbiqlərdə optik nasos üçün istifadə edilə bilər. Uzun ömürlülükləri, aşağı qiyməti və müxtəlif dalğa uzunluqlarında mövcudluğu səbəbindən üstünlük təşkil edir.
Günəş işığıBəzi eksperimental qurğularda günəş enerjisi ilə işləyən lazerlər üçün nasos mənbəyi kimi konsentrat günəş işığı istifadə edilmişdir. Bu üsul günəş enerjisindən istifadə edərək onu bərpa olunan və səmərəli bir mənbəyə çevirir, baxmayaraq ki, süni işıq mənbələri ilə müqayisədə daha az idarəolunan və daha az intensivdir.
Liflə Birləşdirilmiş Lazer DiodlarıBunlar, nasos işığını lazer mühitinə daha səmərəli şəkildə çatdıran optik liflərə qoşulmuş lazer diodlarıdır. Bu üsul, xüsusilə lif lazerlərində və nasos işığının dəqiq çatdırılmasının vacib olduğu hallarda faydalıdır.
Digər LazerlərBəzən bir lazer digərini vurmaq üçün istifadə olunur. Məsələn, boya lazerini vurmaq üçün tezlik ikiqat artırılmış Nd: YAG lazerindən istifadə edilə bilər. Bu üsul, adətən, ənənəvi işıq mənbələri ilə asanlıqla əldə edilə bilməyən vurma prosesi üçün müəyyən dalğa uzunluqları tələb olunduqda istifadə olunur.
Diodla vurulan bərk hal lazeri
İlkin Enerji MənbəyiProses nasos mənbəyi kimi xidmət edən diod lazerlə başlayır. Diod lazerlər səmərəliliyi, kompakt ölçüsü və müəyyən dalğa uzunluqlarında işıq yaymaq qabiliyyətinə görə seçilir.
Nasos İşığı:Diod lazer bərk hal qazanc mühiti tərəfindən udulmuş işıq yayır. Diod lazerinin dalğa uzunluğu qazanc mühitinin udma xüsusiyyətlərinə uyğunlaşdırılır.
Bərk VəziyyətliOrta qazanc
Material:DPSS lazerlərində gücləndirici mühit adətən Nd:YAG (Neodimiumla zənginləşdirilmiş İtrium Alüminium Garnet), Nd:YVO4 (Neodimiumla zənginləşdirilmiş İtrium Ortovanadat) və ya Yb:YAG (Ytterbiumla zənginləşdirilmiş İtrium Alüminium Garnet) kimi bərk hal materialdır.
Dopinq:Bu materiallar aktiv lazer ionları olan nadir torpaq ionları (məsələn, Nd və ya Yb) ilə aşqarlanır.
Enerji Absorbsiyası və Həyəcanı:Diod lazerindən çıxan nasos işığı gücləndirici mühitə daxil olduqda, nadir torpaq ionları bu enerjini udur və daha yüksək enerji vəziyyətlərinə həyəcanlanır.
Əhali İnversiyası
Əhali İnversiyasına Nail Olmaq:Lazer təsirinin açarı gücləndirici mühitdə populyasiya inversiyasına nail olmaqdır. Bu o deməkdir ki, əsas vəziyyətdə olduğundan daha çox ion həyəcanlanmış vəziyyətdədir.
Stimullaşdırılmış Emissiya:Populyasiya inversiyası əldə edildikdən sonra, həyəcanlanmış və əsas vəziyyətlər arasındakı enerji fərqinə uyğun bir fotonun daxil edilməsi, həyəcanlanmış ionların əsas vəziyyətə qayıtmasını stimullaşdıra bilər və bu prosesdə bir foton buraxır.
Optik Rezonator
Güzgülər: Gücləndirici mühit, adətən mühitin hər iki ucunda iki güzgüdən ibarət olan optik rezonatorun içərisinə yerləşdirilir.
Əks-əlaqə və Gücləndirmə: Güzgülərdən biri yüksək dərəcədə əks etdirici, digəri isə qismən əks etdiricidir. Fotonlar bu güzgülər arasında irəli-geri sıçrayaraq daha çox emissiyanı stimullaşdırır və işığı gücləndirir.
Lazer Emissiyası
Koherent İşıq: Yayılan fotonlar koherentdir, yəni onlar fazadadırlar və eyni dalğa uzunluğuna malikdirlər.
Çıxış: Qismən əks etdirən güzgü bu işığın bir hissəsinin keçməsinə imkan verir və DPSS lazerindən çıxan lazer şüasını əmələ gətirir.
Nasos Həndəsələri: Yan və Uc Nasosları
| Nasoslama Metodu | Təsvir | Tətbiqlər | Üstünlüklər | Çətinliklər |
|---|---|---|---|---|
| Yan Pompalama | Lazer mühitinə perpendikulyar şəkildə daxil edilən nasos işığı | Çubuq və ya lif lazerləri | Yüksək güclü tətbiqlər üçün uyğun olan nasos işığının vahid paylanması | Qeyri-bərabər qazanc paylanması, daha aşağı şüa keyfiyyəti |
| Nasoslama Sonu | Nasos işığı lazer şüası ilə eyni ox boyunca yönəldilmişdir | Nd:YAG kimi bərk cisimli lazerlər | Vahid qazanc paylanması, daha yüksək şüa keyfiyyəti | Yüksək güclü lazerlərdə mürəkkəb uyğunlaşdırma, daha az səmərəli istilik yayılması |
Effektiv Nasos İşığı üçün Tələblər
| Tələb | Əhəmiyyət | Təsir/Balans | Əlavə qeydlər |
|---|---|---|---|
| Spektr Uyğunluğu | Dalğa uzunluğu lazer mühitinin udma spektrinə uyğun olmalıdır | Səmərəli absorbsiyanı və effektiv populyasiya inversiyasını təmin edir | - |
| İntensivlik | İstədiyiniz həyəcan səviyyəsi üçün kifayət qədər yüksək olmalıdır | Həddindən artıq yüksək intensivliklər istilik ziyanına səbəb ola bilər; çox aşağı intensivlik populyasiya inversiyasına nail olmayacaq | - |
| Şüa Keyfiyyəti | Xüsusilə son nasoslu lazerlərdə vacibdir | Səmərəli birləşməni təmin edir və yayılan lazer şüasının keyfiyyətinə töhfə verir | Yüksək şüa keyfiyyəti, nasos işığının və lazer rejimi həcminin dəqiq üst-üstə düşməsi üçün vacibdir |
| Polyarizasiya | Anizotrop xüsusiyyətlərə malik mühitlər üçün tələb olunur | Absorbsiya səmərəliliyini artırır və yayılan lazer işığının polyarizasiyasına təsir göstərə bilər | Xüsusi polyarizasiya vəziyyəti lazım ola bilər |
| İntensivlik Səs-küy | Aşağı səs-küy səviyyələri vacibdir | Nasos işığının intensivliyindəki dalğalanmalar lazer çıxışının keyfiyyətinə və sabitliyinə təsir göstərə bilər | Yüksək sabitlik və dəqiqlik tələb edən tətbiqlər üçün vacibdir |
Yazı vaxtı: 01 Dekabr 2023