Tez Göndərmək üçün Sosial Mediamıza Abunə olun
Öz mahiyyətində, lazer nasosu lazer işığını yaymaq üçün bir mühitə enerji vermək prosesidir. Bu adətən mühitə işıq və ya elektrik cərəyanı vurmaqla, onun atomlarını həyəcanlandırmaq və koherent işığın emissiyasına gətirib çıxarmaqla həyata keçirilir. Bu təməl proses 20-ci əsrin ortalarında ilk lazerlərin meydana çıxmasından bəri əhəmiyyətli dərəcədə inkişaf etmişdir.
Tez-tez dərəcə tənlikləri ilə modelləşdirilsə də, lazer nasosu əsasən kvant mexaniki prosesdir. Bu, fotonlar və qazanc mühitinin atom və ya molekulyar quruluşu arasında mürəkkəb qarşılıqlı təsirləri əhatə edir. Qabaqcıl modellər bu qarşılıqlı təsirlərin daha incə bir anlayışını təmin edən Rabi salınımları kimi hadisələri nəzərdən keçirir.
Lazer nasosu, atomlarını və ya molekullarını daha yüksək enerji vəziyyətlərinə qaldırmaq üçün adətən işıq və ya elektrik cərəyanı şəklində enerjinin lazerin qazanma mühitinə verildiyi bir prosesdir. Bu enerji ötürülməsi əhalinin inversiyasına nail olmaq üçün çox vacibdir, daha çox hissəciklər aşağı enerji vəziyyətindən daha çox həyəcanlanır və mühit stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə işığı gücləndirməyə imkan verir. Proses tez-tez dərəcə tənlikləri və ya daha təkmil kvant mexaniki çərçivələri vasitəsilə modelləşdirilən mürəkkəb kvant qarşılıqlı təsirlərini əhatə edir. Əsas aspektlərə nasos mənbəyinin seçimi (məsələn, lazer diodları və ya boşaltma lampaları), nasosun həndəsəsi (yan və ya son nasos) və nasosun işıq xüsusiyyətlərinin optimallaşdırılması (spektr, intensivlik, şüa keyfiyyəti, qütbləşmə) daxildir. orta qazanc. Lazer nasosu bərk hallı, yarımkeçirici və qaz lazerləri də daxil olmaqla müxtəlif lazer növlərində əsasdır və lazerin səmərəli və effektiv işləməsi üçün vacibdir.
Optik olaraq vurulan lazerlərin növləri
1. Tərkibli izolyatorlu bərk cisimli lazerlər
· Baxış:Bu lazerlər elektrik izolyasiya edən əsas mühitdən istifadə edir və lazer aktiv ionlarına enerji vermək üçün optik nasosdan istifadə edir. Ümumi nümunə YAG lazerlərində neodimiumdur.
·Son Araşdırmalar:A. Antipov və başqalarının tədqiqatı. spin-mübadilə optik nasos üçün bərk dövlət yaxın IR lazer müzakirə edir. Bu tədqiqat bərk cisim lazer texnologiyasındakı irəliləyişləri, xüsusən də tibbi görüntüləmə və telekommunikasiya kimi tətbiqlər üçün vacib olan yaxın infraqırmızı spektrdə irəliləyişləri vurğulayır.
Əlavə Oxu:Spin-Exchange Optik Nasos üçün Bərk Vəziyyətə Yaxın IR Lazeri
2. Yarımkeçirici lazerlər
·Ümumi məlumat: Tipik olaraq elektriklə vurulan, yarımkeçirici lazerlər, xüsusilə Şaquli Xarici Boşluq Səthi Yayan Lazerlər (VECSELs) kimi yüksək parlaqlıq tələb edən tətbiqlərdə optik nasosdan da faydalana bilər.
·Son inkişaflar: U. Kellerin ultrasürətli bərk hallı və yarımkeçirici lazerlərdən optik tezlik daraqları üzərində işi diodla vurulan bərk və yarımkeçirici lazerlərdən sabit tezlik daraqlarının yaradılması haqqında anlayışlar təqdim edir. Bu irəliləyiş optik tezlik metrologiyasındakı tətbiqlər üçün əhəmiyyətlidir.
Əlavə Oxu:Ultrasürətli bərk hallı və yarımkeçirici lazerlərdən optik tezlik daraqları
3. Qaz Lazerləri
·Qaz lazerlərində optik nasos: Qələvi buxar lazerləri kimi bəzi qaz lazer növləri optik nasosdan istifadə edir. Bu lazerlər tez-tez spesifik xüsusiyyətlərə malik əlaqəli işıq mənbələri tələb edən tətbiqlərdə istifadə olunur.
Optik nasos üçün mənbələr
Boşaltma lampaları: Lampa ilə vurulan lazerlərdə çox yayılmışdır, boşalma lampaları yüksək gücü və geniş spektri üçün istifadə olunur. YA Mandryko və başqaları. bərk-dövlət lazerlərinin ksenon lampalarının optik nasosunda aktiv mühitdə impuls qövs boşalmasının yaranmasının güc modelini işləyib hazırlamışdır. Bu model lazerin effektiv işləməsi üçün vacib olan impuls nasos lampalarının işini optimallaşdırmağa kömək edir.
Lazer diodları:Diodla vurulan lazerlərdə istifadə edilən lazer diodları yüksək səmərəlilik, yığcam ölçü və incə tənzimlənmə qabiliyyəti kimi üstünlüklər təklif edir.
Əlavə oxu:lazer diodu nədir?
Flaş lampaları: Flaş lampaları ruby və ya Nd:YAG lazerləri kimi bərk cisimli lazerləri vurmaq üçün adətən istifadə olunan intensiv, geniş spektrli işıq mənbələridir. Onlar lazer mühitini həyəcanlandıran yüksək intensivlikli işıq partlayışını təmin edirlər.
Qövs lampaları: Flaş lampalarına bənzər, lakin davamlı işləmə üçün nəzərdə tutulmuş qövs lampaları davamlı intensiv işıq mənbəyi təklif edir. Onlar davamlı dalğa (CW) lazer əməliyyatının tələb olunduğu tətbiqlərdə istifadə olunur.
LEDlər (İşıq Yayan Diodlar): Lazer diodları qədər yaygın olmasa da, LED-lər bəzi aşağı güc tətbiqlərində optik nasos üçün istifadə edilə bilər. Onlar uzun ömürləri, aşağı qiymətləri və müxtəlif dalğa uzunluqlarında mövcudluğu ilə üstünlük təşkil edirlər.
Günəş işığı: Bəzi eksperimental qurğularda konsentrasiya edilmiş günəş işığı günəş enerjisi ilə vurulan lazerlər üçün nasos mənbəyi kimi istifadə edilmişdir. Bu üsul günəş enerjisindən istifadə edərək onu bərpa olunan və sərfəli mənbəyə çevirir, baxmayaraq ki, o, süni işıq mənbələri ilə müqayisədə daha az idarə olunan və daha az intensivdir.
Fiberlə birləşdirilən lazer diodları: Bunlar nasos işığını lazer mühitinə daha səmərəli çatdıran optik liflərlə birləşdirilmiş lazer diodlarıdır. Bu üsul xüsusilə fiber lazerlərdə və nasos işığının dəqiq çatdırılmasının vacib olduğu hallarda faydalıdır.
Digər lazerlər: Bəzən bir lazer digərini vurmaq üçün istifadə olunur. Məsələn, tezliyi ikiqat artırılmış Nd: YAG lazeri boya lazerini vurmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu üsul tez-tez adi işıq mənbələri ilə asanlıqla əldə edilə bilməyən nasos prosesi üçün xüsusi dalğa uzunluqları tələb olunduqda istifadə olunur.
Diodla vurulan bərk hallı lazer
İlkin Enerji Mənbəyi: Proses nasos mənbəyi kimi xidmət edən diod lazerlə başlayır. Diod lazerləri səmərəliliyi, yığcam ölçüsü və müəyyən dalğa uzunluqlarında işıq yaymaq qabiliyyətinə görə seçilir.
Nasos işığı:Diod lazeri bərk vəziyyət qazanma mühiti tərəfindən udulan işıq yayır. Diod lazerinin dalğa uzunluğu qazanc mühitinin udma xüsusiyyətlərinə uyğunlaşdırılıb.
Bərk DövlətOrta qazanc
Material:DPSS lazerlərində qazanc mühiti adətən Nd:YAG (Neodimium qatqılı İttrium Alüminium Qranat), Nd:YVO4 (Neodimium qatqılı Yttrium Orthovanadate) və ya Yb:YAG (Ytterbium qatqılı İttrium Alüminium Qarnet) kimi bərk hallı materialdır.
Dopinq:Bu materiallar aktiv lazer ionları olan nadir torpaq ionları (Nd və ya Yb kimi) ilə doplanmışdır.
Enerji udma və həyəcanlandırma:Diod lazerindən gələn nasos işığı qazanc mühitinə daxil olduqda, nadir torpaq ionları bu enerjini udur və daha yüksək enerji vəziyyətlərinə həyəcanlanır.
Əhali inversiyası
Əhali inversiyasına nail olmaq:Lazer təsirinin açarı qazanc mühitində populyasiyanın inversiyasına nail olmaqdır. Bu o deməkdir ki, əsas vəziyyətdə olduğundan daha çox ion həyəcanlı vəziyyətdədir.
Stimullaşdırılmış emissiya:Əhali inversiyasına nail olduqdan sonra, həyəcanlanmış və əsas vəziyyətlər arasındakı enerji fərqinə uyğun olan fotonun tətbiqi həyəcanlanmış ionların əsas vəziyyətə qayıtmasını stimullaşdıra bilər və bu prosesdə bir foton buraxır.
Optik rezonator
Güzgülər: Qazanc mühiti adətən mühitin hər bir ucunda iki güzgüdən ibarət olan optik rezonatorun içərisinə yerləşdirilir.
Əlaqə və gücləndirmə: Güzgülərdən biri yüksək dərəcədə əks etdirir, digəri isə qismən əks etdirir. Fotonlar bu güzgülər arasında irəli-geri sıçrayır, daha çox emissiyanı stimullaşdırır və işığı gücləndirir.
Lazer Emissiyası
Koherent İşıq: Buraxılan fotonlar koherentdir, yəni 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 Son Pompa
| Nasos üsulu | Təsvir | Tətbiqlər | Üstünlüklər | Çağırışlar |
|---|---|---|---|---|
| Yan pompalama | Lazer mühitinə perpendikulyar olan nasos işığı | Çubuq və ya fiber lazerlər | Nasos işığının vahid paylanması, yüksək güc tətbiqləri üçün uyğundur | Qeyri-bərabər qazanc paylanması, aşağı şüa keyfiyyəti |
| Pompajı bitirmək | Nasos işığı lazer şüası ilə eyni ox boyunca yönəldilir | Nd:YAG kimi bərk hallı lazerlər | Qazancın vahid paylanması, daha yüksək şüa keyfiyyəti | Kompleks düzülmə, yüksək güclü lazerlərdə daha az səmərəli istilik yayılması |
Effektiv Nasos İşığına Tələblər
| Tələb | Əhəmiyyət | Təsir/Balans | Əlavə Qeydlər |
|---|---|---|---|
| Spektr uyğunluğu | Dalğa uzunluğu lazer mühitinin udma spektrinə uyğun olmalıdır | Səmərəli udma və effektiv populyasiya inversiyasını təmin edir | - |
| İntensivlik | İstənilən həyəcan səviyyəsi üçün kifayət qədər yüksək olmalıdır | Həddindən artıq yüksək intensivliklər istilik zədələnməsinə səbəb ola bilər; çox aşağı populyasiya inversiyasına nail olmayacaq | - |
| Şüa keyfiyyəti | Son pompalı lazerlərdə xüsusilə vacibdir | Effektiv birləşməni təmin edir və buraxılan lazer şüasının keyfiyyətinə töhfə verir | Yüksək şüa keyfiyyəti nasos işığı və lazer rejimi həcminin dəqiq üst-üstə düşməsi üçün çox vacibdir |
| Qütbləşmə | Anizotrop xüsusiyyətləri olan media üçün tələb olunur | Absorbsiya səmərəliliyini artırır və buraxılan lazer işığının polarizasiyasına təsir göstərə bilər | Xüsusi qütbləşmə vəziyyəti lazım ola bilər |
| Səs-küy intensivliyi | Aşağı səs-küy səviyyələri çox vacibdir | Nasos işığının intensivliyindəki dalğalanmalar lazer çıxışının keyfiyyətinə və sabitliyinə təsir göstərə bilər | Yüksək sabitlik və dəqiqlik tələb edən tətbiqlər üçün vacibdir |
Göndərmə vaxtı: 01 dekabr 2023-cü il