Tanysgrifiwch i'n Cyfryngau Cymdeithasol Ar Gyfer Post Prydlon
Yn ei hanfod, pwmpio laser yw'r broses o fywiogi cyfrwng i gyflawni cyflwr lle gall allyrru golau laser. Gwneir hyn fel arfer trwy chwistrellu golau neu gerrynt trydanol i'r cyfrwng, cyffroi ei atomau ac arwain at allyrru golau cydlynol. Mae'r broses sylfaenol hon wedi esblygu'n sylweddol ers dyfodiad y laserau cyntaf yng nghanol yr 20fed ganrif.
Er ei fod yn aml yn cael ei fodelu gan hafaliadau cyfradd, mae pwmpio laser yn ei hanfod yn broses fecanyddol cwantwm. Mae'n cynnwys rhyngweithiadau cymhleth rhwng ffotonau a strwythur atomig neu foleciwlaidd y cyfrwng ennill. Mae modelau uwch yn ystyried ffenomenau fel osgiliadau Rabi, sy'n darparu dealltwriaeth fwy cynnil o'r rhyngweithiadau hyn.
Mae pwmpio laser yn broses lle mae egni, fel arfer ar ffurf golau neu gerrynt trydanol, yn cael ei gyflenwi i gyfrwng cynnydd laser i godi ei atomau neu ei foleciwlau i gyflyrau egni uwch. Mae'r trosglwyddiad ynni hwn yn hanfodol ar gyfer cyflawni gwrthdroad poblogaeth, cyflwr lle mae mwy o ronynnau'n cyffroi nag mewn cyflwr ynni is, gan alluogi'r cyfrwng i chwyddo golau trwy allyriadau ysgogol. Mae'r broses yn cynnwys rhyngweithiadau cwantwm cymhleth, yn aml wedi'u modelu trwy hafaliadau cyfradd neu fframweithiau mecanyddol cwantwm mwy datblygedig. Mae agweddau allweddol yn cynnwys y dewis o ffynhonnell pwmp (fel deuodau laser neu lampau rhyddhau), geometreg pwmp (pwmpio ochr neu ben), ac optimeiddio nodweddion golau pwmp (sbectrwm, dwyster, ansawdd trawst, polareiddio) i gyd-fynd â gofynion penodol y ennill cyfrwng. Mae pwmpio laser yn sylfaenol mewn gwahanol fathau o laserau, gan gynnwys laserau cyflwr solet, lled-ddargludyddion a nwy, ac mae'n hanfodol ar gyfer gweithrediad effeithlon ac effeithiol y laser.
Amrywiaethau o Laserau Pwmpio Optegol
1. Laserau Solid-Wladwriaeth gydag Inswleiddwyr Doped
· Trosolwg:Mae'r laserau hyn yn defnyddio cyfrwng gwesteiwr sy'n inswleiddio'n drydanol ac yn dibynnu ar bwmpio optegol i fywiogi ïonau laser-weithredol. Enghraifft gyffredin yw neodymium mewn laserau YAG.
·Ymchwil Diweddar:Mae astudiaeth gan A. Antipov et al. yn trafod laser cyflwr solid ger-IR ar gyfer pwmpio optegol cyfnewid troelli. Mae'r ymchwil hwn yn amlygu'r datblygiadau mewn technoleg laser cyflwr solet, yn enwedig yn y sbectrwm bron isgoch, sy'n hanfodol ar gyfer cymwysiadau fel delweddu meddygol a thelathrebu.
Darllen Pellach:Laser Solid-State Near-IR ar gyfer Pwmpio Optegol Sbin-Cyfnewid
2. Laserau Lled-ddargludyddion
·Gwybodaeth Gyffredinol: Yn nodweddiadol, gall laserau lled-ddargludyddion sy'n cael eu pwmpio'n drydanol hefyd elwa o bwmpio optegol, yn enwedig mewn cymwysiadau sydd angen disgleirdeb uchel, megis Laserau Allyrru Arwyneb Ceudod Allanol Fertigol (VECSELs).
·Datblygiadau Diweddar: Mae gwaith U. Keller ar grwybrau amledd optegol o laserau cyflwr solet tra chyflym a lled-ddargludyddion yn rhoi cipolwg ar gynhyrchu crwybrau amledd sefydlog o laserau cyflwr solet a lled-ddargludyddion pwmp deuod. Mae'r cynnydd hwn yn arwyddocaol ar gyfer cymwysiadau mewn metroleg amledd optegol.
Darllen Pellach:Cribau amledd optegol o laserau cyflwr solet a lled-ddargludyddion tra chyflym
3. Laserau Nwy
·Pwmpio Optegol mewn Laserau Nwy: Mae rhai mathau o laserau nwy, fel laserau anwedd alcali, yn defnyddio pwmpio optegol. Defnyddir y laserau hyn yn aml mewn cymwysiadau sy'n gofyn am ffynonellau golau cydlynol sydd â phriodweddau penodol.
Ffynonellau ar gyfer Pwmpio Optegol
Lampau Rhyddhau: Yn gyffredin mewn laserau wedi'u pwmpio â lamp, defnyddir lampau rhyddhau ar gyfer eu pŵer uchel a'u sbectrwm eang. YA Mandryko et al. datblygu model pŵer o gynhyrchu rhyddhau arc ysgogiad mewn cyfryngau gweithredol pwmpio optegol lampau xenon o laserau cyflwr solet. Mae'r model hwn yn helpu i wneud y gorau o berfformiad lampau pwmpio ysgogiad, sy'n hanfodol ar gyfer gweithrediad laser effeithlon.
Deuodau Laser:Wedi'i ddefnyddio mewn laserau pwmp deuod, mae deuodau laser yn cynnig manteision fel effeithlonrwydd uchel, maint cryno, a'r gallu i gael eu tiwnio'n fân.
Darllen pellach:beth yw deuod laser?
Lampau fflach: Mae lampau fflach yn ffynonellau golau dwys, sbectrwm eang a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer pwmpio laserau cyflwr solet, fel laserau rhuddem neu Nd:YAG. Maent yn darparu byrstio dwysedd uchel o olau sy'n cyffroi'r cyfrwng laser.
Lampau Arc: Yn debyg i lampau fflach ond wedi'u cynllunio ar gyfer gweithrediad parhaus, mae lampau arc yn cynnig ffynhonnell gyson o olau dwys. Fe'u defnyddir mewn cymwysiadau lle mae angen gweithrediad laser tonnau parhaus (CW).
LEDs (Deuodau Allyrru Golau): Er nad yw mor gyffredin â deuodau laser, gellir defnyddio LEDs ar gyfer pwmpio optegol mewn rhai cymwysiadau pŵer isel. Maent yn fanteisiol oherwydd eu hoes hir, cost isel, ac argaeledd mewn amrywiol donfeddi.
Golau'r haul: Mewn rhai gosodiadau arbrofol, defnyddiwyd golau haul crynodedig fel ffynhonnell bwmp ar gyfer laserau pwmp solar. Mae'r dull hwn yn harneisio ynni solar, gan ei wneud yn ffynhonnell adnewyddadwy a chost-effeithiol, er ei fod yn llai rheoladwy ac yn llai dwys o'i gymharu â ffynonellau golau artiffisial.
Deuodau Laser Cypledig Ffibr: Deuodau laser yw'r rhain ynghyd â ffibrau optegol, sy'n darparu'r golau pwmp yn fwy effeithlon i'r cyfrwng laser. Mae'r dull hwn yn arbennig o ddefnyddiol mewn laserau ffibr ac mewn sefyllfaoedd lle mae cyflwyno golau pwmp yn fanwl gywir yn hanfodol.
Laserau Eraill: Weithiau, defnyddir un laser i bwmpio un arall. Er enghraifft, gellir defnyddio laser Nd:YAG wedi'i ddyblu amledd i bwmpio laser lliwio. Defnyddir y dull hwn yn aml pan fo angen tonfeddi penodol ar gyfer y broses bwmpio nad yw'n hawdd ei gyflawni gyda ffynonellau golau confensiynol.
Laser cyflwr solet wedi'i bwmpio â deuod
Ffynhonnell Ynni Cychwynnol: Mae'r broses yn dechrau gyda laser deuod, sy'n gwasanaethu fel y ffynhonnell pwmp. Dewisir laserau deuod oherwydd eu heffeithlonrwydd, eu maint cryno, a'u gallu i allyrru golau ar donfeddi penodol.
Golau Pwmp:Mae'r laser deuod yn allyrru golau sy'n cael ei amsugno gan y cyfrwng ennill cyflwr solet. Mae tonfedd y laser deuod wedi'i deilwra i gyd-fynd â nodweddion amsugno'r cyfrwng ennill.
Solid-WladwriaethEnnill Canolig
Deunydd:Mae'r cyfrwng cynnydd mewn laserau DPSS yn nodweddiadol yn ddeunydd cyflwr solet fel Nd:YAG (Garnet Alwminiwm Yttrium dop Neodymium), Nd:YVO4 (Yttrium Orthovanadate â dop Neodymium), neu Yb:YAG (Yttrium Alwminiwm Garnet dop Ytterbium).
Cyffuriau:Mae'r deunyddiau hyn wedi'u dopio ag ïonau daear prin (fel Nd neu Yb), sef yr ïonau laser gweithredol.
Amsugno Ynni a Chyffro:Pan fydd y golau pwmp o'r laser deuod yn mynd i mewn i'r cyfrwng ennill, mae'r ïonau daear prin yn amsugno'r egni hwn ac yn cyffroi i gyflyrau ynni uwch.
Gwrthdroad Poblogaeth
Cyflawni Gwrthdroad Poblogaeth:Yr allwedd i weithredu laser yw cyflawni gwrthdroad poblogaeth yn y cyfrwng ennill. Mae hyn yn golygu bod mwy o ïonau mewn cyflwr cynhyrfus nag yn y cyflwr daear.
Allyriadau wedi'u Hysgogi:Unwaith y cyflawnir gwrthdroad poblogaeth, gall cyflwyno ffoton sy'n cyfateb i'r gwahaniaeth ynni rhwng y cyflyrau cynhyrfus a daear ysgogi'r ïonau cynhyrfus i ddychwelyd i'r cyflwr daear, gan allyrru ffoton yn y broses.
Cyseinydd Optegol
Drychau: Mae'r cyfrwng ennill yn cael ei osod y tu mewn i resonator optegol, fel arfer yn cael ei ffurfio gan ddau ddrych ar bob pen i'r cyfrwng.
Adborth ac Ymhelaethiad: Mae un o'r drychau yn adlewyrchol iawn, ac mae'r llall yn rhannol adlewyrchol. Mae ffotonau yn bownsio yn ôl ac ymlaen rhwng y drychau hyn, gan ysgogi mwy o allyriadau a chwyddo'r golau.
Allyriad Laser
Golau Cydlynol: Mae'r ffotonau sy'n cael eu hallyrru yn gydlynol, sy'n golygu eu bod mewn cyfnod a bod ganddynt yr un donfedd.
Allbwn: Mae'r drych rhannol adlewyrchol yn caniatáu i rywfaint o'r golau hwn basio drwodd, gan ffurfio'r pelydr laser sy'n gadael y laser DPSS.
Geometregau Pwmpio: Pwmpio Ochr yn erbyn Diwedd
| Dull Pwmpio | Disgrifiad | Ceisiadau | Manteision | Heriau |
|---|---|---|---|---|
| Pwmpio Ochr | Golau pwmp wedi'i gyflwyno'n berpendicwlar i'r cyfrwng laser | Laserau gwialen neu ffibr | Dosbarthiad unffurf o olau pwmp, sy'n addas ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel | Dosbarthiad enillion di-wisg, ansawdd trawst is |
| Diwedd Pwmpio | Golau pwmp wedi'i gyfeirio ar hyd yr un echel â'r trawst laser | Laserau cyflwr solet fel Nd:YAG | Dosbarthiad ennill unffurf, ansawdd trawst uwch | Aliniad cymhleth, afradu gwres llai effeithlon mewn laserau pŵer uchel |
Gofynion ar gyfer Golau Pwmp Effeithiol
| Gofyniad | Pwysigrwydd | Effaith/Cydbwysedd | Nodiadau Ychwanegol |
|---|---|---|---|
| Addasrwydd Sbectrwm | Rhaid i donfedd gyd-fynd â sbectrwm amsugno'r cyfrwng laser | Yn sicrhau amsugno effeithlon a gwrthdroad poblogaeth effeithiol | - |
| Dwysedd | Rhaid iddo fod yn ddigon uchel ar gyfer lefel y cyffro a ddymunir | Gall dwyster rhy uchel achosi difrod thermol; ni fydd rhy isel yn cyflawni gwrthdroad poblogaeth | - |
| Ansawdd Beam | Yn arbennig o allweddol mewn laserau pwmpio diwedd | Yn sicrhau cyplu effeithlon ac yn cyfrannu at ansawdd pelydr laser a allyrrir | Mae ansawdd trawst uchel yn hanfodol ar gyfer gorgyffwrdd manwl gywir rhwng golau pwmp a chyfaint modd laser |
| Pegynu | Yn ofynnol ar gyfer cyfryngau ag eiddo anisotropic | Yn gwella effeithlonrwydd amsugno a gall effeithio ar polareiddio golau laser a allyrrir | Efallai y bydd angen cyflwr polareiddio penodol |
| Sŵn Dwysedd | Mae lefelau sŵn isel yn hollbwysig | Gall amrywiadau mewn dwyster golau pwmp effeithio ar ansawdd a sefydlogrwydd allbwn laser | Pwysig ar gyfer cymwysiadau sydd angen sefydlogrwydd a manwl gywirdeb uchel |
Amser post: Rhag-01-2023