Кирәкле постлар өчен безнең социаль медиага язылыгыз
Асылда, лазер белән суырту - мохитне лазер нуры чыгара алырлык халәткә җиткерү процессы. Бу гадәттә мохиткә яктылык яки электр тогы кертү, аның атомнарын кузгату һәм когерент яктылык чыгару юлы белән башкарыла. Бу төп процесс XX гасыр уртасында беренче лазерлар барлыкка килгәннән бирле сизелерлек үсеш алды.
Еш кына тизлек тигезләмәләре белән модельләштерелсә дә, лазер белән суырту, нигездә, квант механик процесс. Ул фотоннар һәм көчәйтү мохитенең атом яки молекуляр структурасы арасындагы катлаулы үзара бәйләнешләрне үз эченә ала. Алга киткән модельләр Раби тирбәнешләре кебек күренешләрне карый, алар бу үзара бәйләнешләрне тирәнрәк аңларга ярдәм итә.
Лазер насославы - бу процесс, гадәттә яктылык яки электр тогы рәвешендә, лазерның көчәйтү мохитенә аның атомнарын яки молекулаларын югарырак энергия халәтләренә күтәрү өчен бирелә. Бу энергия күчерү популяция инверсиясенә ирешү өчен бик мөһим, бу халәттә түбән энергия халәтенә караганда күбрәк кисәкчәләр кузгатыла, бу мохиткә стимуллаштырылган нурланыш аша яктылыкны көчәйтергә мөмкинлек бирә. Процесс катлаулы квант үзара бәйләнешләрен үз эченә ала, алар еш кына тизлек тигезләмәләре яки алга киткән квант механик рамкалар аша модельләштерелә. Төп аспектлар арасында насос чыганагын сайлау (лазер диодлары яки разряд лампалары кебек), насос геометриясе (ян яки оч насославы) һәм көчәйтү мохитенең конкрет таләпләренә туры килерлек итеп насос яктылык характеристикаларын (спектр, интенсивлык, нур сыйфаты, поляризация) оптимальләштерү бар. Лазер насославы төрле лазер төрләре, шул исәптән каты җисемле, ярымүткәргечле һәм газ лазерларында төп роль уйный һәм лазерның нәтиҗәле һәм нәтиҗәле эшләве өчен бик мөһим.
Оптик насослы лазерларның төрләре
1. Легирланган изоляторлы каты җисемле лазерлар
· Гомуми күзәтү:Бу лазерлар электр изоляцияләүче хуҗа мохитен кулланалар һәм лазер-актив ионнарны энергия белән тәэмин итү өчен оптик насосларга таяналар. Гадәти мисал - YAG лазерларындагы неодим.
·Соңгы тикшеренүләр:А. Антипов һ.б. тарафыннан үткәрелгән тикшеренүдә спин-алмашу оптик насосы өчен каты тирәлекле якын-ИК лазер турында сүз бара. Бу тикшеренү каты тирәлекле лазер технологиясендәге алгарышны, аеруча медицина визуализациясе һәм телекоммуникация кебек кушымталар өчен бик мөһим булган якын-инфракызыл спектрдагы алгарышны күрсәтә.
Өстәмә уку:Спин-алмаштыру оптик насослары өчен каты тирәлекле якын-икроскопик лазер
2. Ярымүткәргеч лазерлар
·Гомуми мәгълүмат: Гадәттә электр белән насослана торган ярымүткәргеч лазерлар оптик насослаудан файда күрә ала, бигрәк тә югары яктылык таләп итә торган кушымталарда, мәсәлән, вертикаль тышкы куышлык өслеге нурландыручы лазерларда (VECSEL).
·Соңгы үсешләр: У. Келлерның ультра тиз каты җисемле һәм ярымүткәргеч лазерлардан оптик ешлык тараклары буенча эше диод белән насосланган каты җисемле һәм ярымүткәргеч лазерлардан тотрыклы ешлык тараклары генерацияләү турында мәгълүмат бирә. Бу казаныш оптик ешлык метрологиясендә куллану өчен мөһим.
Өстәмә уку:Ультрафиолет каты җисемле һәм ярымүткәргеч лазерлардан оптик ешлык тараклары
3. Газ лазерлары
·Газ лазерларында оптик насослау: Кайбер газ лазерлары төрләре, мәсәлән, селте пар лазерлары, оптик насослау кулланалар. Бу лазерлар еш кына билгеле бер үзенчәлекләргә ия когерент яктылык чыганакларын таләп итүче кушымталарда кулланыла.
Оптик насос чыганаклары
Разряд лампаларыЛампалы насослы лазерларда еш очрый торган разрядлы лампалар югары куәт һәм киң спектр өчен кулланыла. Ю.А. Мандрыко һ.б. каты халәттәге лазерларның оптик насослы ксенон лампаларында импульслы дуга разрядлары генерациясенең куәт моделен эшләделәр. Бу модель импульслы насос лампаларының эшчәнлеген оптимальләштерергә ярдәм итә, бу лазерның нәтиҗәле эшләве өчен бик мөһим.
Лазер диодлары:Диод белән насослана торган лазерларда кулланылган лазер диодлары югары нәтиҗәлелек, компакт зурлык һәм нечкә көйләү мөмкинлеге кебек өстенлекләр бирә.
Өстәмә уку:лазер диоды нәрсә ул?
Флеш-лампаларЯлтыравыклы лампалар - каты җисемле лазерларны, мәсәлән, рубин яки Nd:YAG лазерларын, чыгару өчен еш кулланыла торган интенсив, киң спектрлы яктылык чыганаклары. Алар лазер мохитен кузгата торган югары интенсивлыклы яктылык агымын тәэмин итәләр.
Дугалы лампаларФлеш-лампаларга охшаган, ләкин өзлексез эшләү өчен эшләнгән дуга лампалары даими көчле яктылык чыганагы булып тора. Алар өзлексез дулкын (CW) лазеры белән эшләү таләп ителгән кушымталарда кулланыла.
Яктылык чыгаручы диодлар (LED)Лазер диодлары кебек киң таралмаса да, светодиодлар кайбер түбән куәтле кушымталарда оптик насослау өчен кулланылырга мөмкин. Алар озын гомерле, арзан һәм төрле дулкын озынлыкларында булулары аркасында өстенлекле.
Кояш нурыКайбер эксперименталь җайланмаларда, кояш нурлары белән насослана торган лазерлар өчен насос чыганагы буларак, концентрацияләнгән кояш нурлары кулланылган. Бу ысул кояш энергиясен куллана, аны яңартыла торган һәм экономияле чыганак итә, гәрчә ул ясалма яктылык чыганаклары белән чагыштырганда азрак контрольдә тотыла һәм азрак интенсив.
Җепсел белән тоташтырылган лазер диодларыБолар - оптик җепселләргә тоташтырылган лазер диодлары, алар насос яктылыгын лазер мохитенә нәтиҗәлерәк җиткерә. Бу ысул, бигрәк тә, җепсел лазерларда һәм насос яктылыгын төгәл җиткерү бик мөһим булган очракларда файдалы.
Башка лазерларКайвакыт бер лазер икенчесен суырту өчен кулланыла. Мәсәлән, буяу лазерын суырту өчен ешлык икеләтә арттырылган Nd: YAG лазеры кулланылырга мөмкин. Бу ысул еш кына суырту процессы өчен гадәти яктылык чыганаклары белән җиңел ирешеп булмый торган билгеле бер дулкын озынлыклары кирәк булганда кулланыла.
Диод белән насосланган каты халәтле лазер
Башлангыч энергия чыганагыПроцесс насос чыганагы булып хезмәт итүче диод лазерыннан башлана. Диод лазерлары нәтиҗәлелеге, компакт зурлыгы һәм билгеле бер дулкын озынлыкларында яктылык чыгару сәләте өчен сайлана.
Насос лампасы:Диод лазеры каты хәлдәге көчәйтү мохите тарафыннан йотылган яктылык чыгара. Диод лазерының дулкын озынлыгы көчәйтү мохитенең сеңдерү үзенчәлекләренә туры китереп көйләнгән.
Каты хәлУртача көчәйтү
Материал:DPSS лазерларында көчәйтү мохите гадәттә Nd:YAG (неодим белән кушылган иттрий алюминий гранаты), Nd:YVO4 (неодим белән кушылган иттрий ортованадаты) яки Yb:YAG (иттербий белән кушылган иттрий алюминий гранаты) кебек каты халәттәге материаллардан тора.
Допинг:Бу материаллар актив лазер ионнары булган сирәк җир ионнары (Nd яки Yb кебек) белән легирланган.
Энергия сеңдерү һәм кузгату:Диод лазерыннан чыккан насос яктылыгы көчәйтү мохитенә кергәч, сирәк җир ионнары бу энергияне үзләштерә һәм югарырак энергия халәтләренә күтәрелә.
Популяция инверсиясе
Популяция инверсиясенә ирешү:Лазер тәэсиренең төп ачкычы - көчәйтү мохитендә популяция инверсиясенә ирешү. Бу ионнарның кузгатылган халәттә төп халәттәгегә караганда күбрәк булуын аңлата.
Стимуллаштырылган эмиссия:Популяция инверсиясенә ирешелгәннән соң, кузгалган һәм төп халәтләр арасындагы энергия аермасына туры килә торган фотон кертү кузгалган ионнарны төп халәткә кайтырга этәрә ала, бу процесс барышында фотон чыгара.
Оптик резонатор
Көзгеләр: Көчәйткеч мохит оптик резонатор эченә урнаштырыла, гадәттә мохитнең һәр очында ике көзгедән тора.
Кире элемтә һәм көчәйтү: Бер көзге югары дәрәҗәдә чагылдыра, ә икенчесе өлешчә чагылдыра. Фотоннар бу көзгеләр арасында алга-артка сикерүчән, күбрәк нурланышны стимуллаштыра һәм яктылыкны көчәйтә.
Лазер нурланышы
Когерент яктылык: Чыгарылган фотоннар когерент, ягъни алар фазада һәм бер үк дулкын озынлыгына ия.
Чыгу: Өлешчә чагылдыручы көзге бу яктылыкның бер өлешен үткәрергә мөмкинлек бирә, DPSS лазерыннан чыга торган лазер нурын барлыкка китерә.
Насослау геометрияләре: ян һәм оч насослау
| Насослау ысулы | Тасвирлама | Кушымталар | Өстенлекләр | Кыенлыклар |
|---|---|---|---|---|
| Яннан суырту | Лазер мохитенә перпендикуляр рәвештә кертелгән насос яктылыгы | Таяк яки җепсел лазерлар | Насос яктылыгының тигез таралышы, югары куәтле кушымталар өчен яраклы | Көчәйтүнең тигез булмаган бүленеше, нур сыйфаты түбәнрәк |
| Соргытуны тәмамлау | Лазер нуры белән бер үк күчәр буенча юнәлтелгән насос яктылыгы | Nd:YAG кебек каты җисемле лазерлар | Бердәм көчәйтү бүленеше, югарырак нур сыйфаты | Югары куәтле лазерларда катлаулы тигезләү, җылылык таратуның нәтиҗәлелеге түбәнрәк. |
Нәтиҗәле насос лампасы өчен таләпләр
| Таләп | Мөһимлек | Тәэсир/Баланс | Өстәмә искәрмәләр |
|---|---|---|---|
| Спектрга туры килүчәнлек | Дулкын озынлыгы лазер мохитенең сеңдерү спектрына туры килергә тиеш | Нәтиҗәле сеңүне һәм популяциянең инверсиясен тәэмин итә | - |
| Интенсивлык | Теләгән кузгалу дәрәҗәсе өчен җитәрлек югары булырга тиеш | Артык югары интенсивлык термик зыян китерергә мөмкин; артык түбән интенсивлык популяция инверсиясенә китерми | - |
| Нур сыйфаты | Аеруча насослы лазерларда бик мөһим | Нәтиҗәле тоташуны тәэмин итә һәм чыгарылган лазер нуры сыйфатына өлеш кертә | Насос яктылыгы һәм лазер режимы күләменең төгәл каплануы өчен югары нур сыйфаты бик мөһим. |
| Поляризация | Анизотроп үзлекләргә ия булган мохит өчен кирәк | Абсорбция нәтиҗәлелеген арттыра һәм чыгарылган лазер нурының поляризациясенә тәэсир итә ала | Поляризациянең махсус халәте кирәк булырга мөмкин |
| Интенсивлык шау-шуы | Түбән тавыш дәрәҗәсе бик мөһим | Насос яктылык интенсивлыгындагы тирбәнешләр лазер чыгару сыйфатына һәм тотрыклылыгына тәэсир итә ала | Югары тотрыклылык һәм төгәллек таләп итә торган кушымталар өчен мөһим |
Бастырылган вакыты: 2023 елның 1 декабре