Tanysgrifiwch i'n Cyfryngau Cymdeithasol am Bostiadau Prydlon
Yn ei hanfod, pwmpio laser yw'r broses o roi egni i gyfrwng i gyrraedd cyflwr lle gall allyrru golau laser. Gwneir hyn fel arfer trwy chwistrellu golau neu gerrynt trydanol i'r cyfrwng, gan gyffroi 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 broses fecanyddol cwantwm yn ei hanfod. 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 manwl o'r rhyngweithiadau hyn.
Mae pwmpio laser yn broses lle mae ynni, fel arfer ar ffurf golau neu gerrynt trydanol, yn cael ei gyflenwi i gyfrwng ennill laser i godi ei atomau neu foleciwlau i gyflyrau ynni uwch. Mae'r trosglwyddiad ynni hwn yn hanfodol ar gyfer cyflawni gwrthdroad poblogaeth, cyflwr lle mae mwy o ronynnau'n cael eu cyffroi nag mewn cyflwr ynni is, gan alluogi'r cyfrwng i ymhelaethu golau trwy allyriadau ysgogedig. Mae'r broses yn cynnwys rhyngweithiadau cwantwm cymhleth, a fodelir yn aml trwy hafaliadau cyfradd neu fframweithiau mecanyddol cwantwm mwy datblygedig. Mae agweddau allweddol yn cynnwys dewis 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 cyfrwng ennill. Mae pwmpio laser yn sylfaenol mewn gwahanol fathau o laserau, gan gynnwys laserau cyflwr solid, lled-ddargludyddion, a nwy, ac mae'n hanfodol ar gyfer gweithrediad effeithlon ac effeithiol y laser.
Mathau o Laserau wedi'u Pwmpio'n Optegol
1. Laserau Cyflwr Solet gydag Inswleidyddion Doped
· Trosolwg:Mae'r laserau hyn yn defnyddio cyfrwng gwesteiwr sy'n inswleiddio'n drydanol ac yn dibynnu ar bwmpio optegol i ysgogi ïonau sy'n weithredol â laser. Enghraifft gyffredin yw neodymiwm mewn laserau YAG.
·Ymchwil Diweddar:Mae astudiaeth gan A. Antipov et al. yn trafod laser cyflwr solid agos-is-goch ar gyfer pwmpio optegol cyfnewid sbin. Mae'r ymchwil hon yn tynnu sylw at y datblygiadau mewn technoleg laser cyflwr solid, yn enwedig yn y sbectrwm agos-is-goch, sy'n hanfodol ar gyfer cymwysiadau fel delweddu meddygol a thelathrebu.
Darllen Pellach:Laser Is-goch Agos-Cyflwr Solet ar gyfer Pwmpio Optegol Cyfnewid Sbin
2. Laserau Lled-ddargludyddion
·Gwybodaeth Gyffredinol: Gall laserau lled-ddargludyddion sydd fel arfer yn 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 gribiau amledd optegol o laserau cyflwr solid a lled-ddargludyddion cyflym iawn yn rhoi cipolwg ar gynhyrchu cribau amledd sefydlog o laserau cyflwr solid a lled-ddargludyddion wedi'u pwmpio gan ddeuodau. Mae'r datblygiad hwn yn arwyddocaol ar gyfer cymwysiadau mewn mesureg amledd optegol.
Darllen Pellach:Cribau amledd optegol o laserau cyflwr solid a lled-ddargludyddion cyflym iawn
3. Laserau Nwy
·Pwmpio Optegol mewn Laserau Nwy: Mae rhai mathau o laserau nwy, fel laserau anwedd alcalïaidd, yn defnyddio pwmpio optegol. Defnyddir y laserau hyn yn aml mewn cymwysiadau sydd angen ffynonellau golau cydlynol â phriodweddau penodol.
Ffynonellau ar gyfer Pwmpio Optegol
Lampau RhyddhauYn gyffredin mewn laserau sy'n cael eu pwmpio gan lampau, defnyddir lampau rhyddhau oherwydd eu pŵer uchel a'u sbectrwm eang. Datblygodd YA Mandryko et al. fodel pŵer o gynhyrchu rhyddhau arc byrfyfyr mewn lampau xenon pwmpio optegol cyfryngau gweithredol laserau cyflwr solid. Mae'r model hwn yn helpu i optimeiddio perfformiad lampau pwmpio byrfyfyr, sy'n hanfodol ar gyfer gweithrediad effeithlon y laser.
Deuodau Laser:Wedi'u defnyddio mewn laserau sy'n cael eu pwmpio gan ddeuodau, mae deuodau laser yn cynnig manteision fel effeithlonrwydd uchel, maint cryno, a'r gallu i gael eu tiwnio'n fanwl.
Darllen pellach:beth yw deuod laser?
Lampau FflachMae lampau fflach yn ffynonellau golau dwys, sbectrwm eang a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer pwmpio laserau cyflwr solid, fel laserau ruby neu Nd:YAG. Maent yn darparu ffrwydrad golau dwyster uchel sy'n cyffroi'r cyfrwng laser.
Lampau ArcYn 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 ydynt mor gyffredin â deuodau laser, gellir defnyddio LEDs ar gyfer pwmpio optegol mewn rhai cymwysiadau pŵer isel. Maent yn fanteisiol oherwydd eu hoes hir, eu cost isel, a'u hargaeledd mewn gwahanol donfeddi.
Golau'r haulMewn rhai gosodiadau arbrofol, defnyddiwyd golau haul crynodedig fel ffynhonnell bwmp ar gyfer laserau sy'n cael eu pwmpio gan yr haul. Mae'r dull hwn yn harneisio ynni'r haul, gan ei wneud yn ffynhonnell adnewyddadwy a chost-effeithiol, er ei bod yn llai rheoladwy ac yn llai dwys o'i gymharu â ffynonellau golau artiffisial.
Deuodau Laser Cyplysedig â FfibrDeuodau laser yw'r rhain sydd wedi'u cyplysu â ffibrau optegol, sy'n cyflwyno golau'r 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 EraillWeithiau, defnyddir un laser i bwmpio un arall. Er enghraifft, gellid defnyddio laser Nd: YAG sydd wedi'i ddyblu o ran amledd i bwmpio laser llifyn. 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 solid wedi'i bwmpio gan ddeuod
Ffynhonnell Ynni CychwynnolMae'r broses yn dechrau gyda laser deuod, sy'n gwasanaethu fel y ffynhonnell bwmp. Dewisir laserau deuod am 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 solid. Mae tonfedd y laser deuod wedi'i theilwra i gyd-fynd â nodweddion amsugno'r cyfrwng ennill.
Cyflwr SoletEnnill Canolig
Deunydd:Mae'r cyfrwng ennill mewn laserau DPSS fel arfer yn ddeunydd cyflwr solid fel Nd:YAG (Garnet Alwminiwm Yttrium wedi'i dopio â Neodymiwm), Nd:YVO4 (Orthovanadate Yttrium wedi'i dopio â Neodymiwm), neu Yb:YAG (Garnet Alwminiwm Yttrium wedi'i dopio â Ytterbium).
Dopio: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 golau pwmp y laser deuod yn mynd i mewn i'r cyfrwng ennill, mae'r ïonau daear prin yn amsugno'r egni hwn ac yn cael eu cyffroi i gyflyrau egni uwch.
Gwrthdroad Poblogaeth
Cyflawni Gwrthdroad Poblogaeth:Yr allwedd i weithred laser yw cyflawni gwrthdroad poblogaeth yn y cyfrwng ennill. Mae hyn yn golygu bod mwy o ïonau mewn cyflwr cyffrous nag yn y cyflwr sylfaenol.
Allyriadau Ysgogedig:Unwaith y cyflawnir gwrthdroad poblogaeth, gall cyflwyno ffoton sy'n cyfateb i'r gwahaniaeth ynni rhwng y cyflyrau cyffroedig a'r cyflyrau daear ysgogi'r ïonau cyffroedig i ddychwelyd i'r cyflwr daear, gan allyrru ffoton yn y broses.
Atseinydd Optegol
Drychau: Mae'r cyfrwng ennill wedi'i osod y tu mewn i atseinydd optegol, a ffurfir fel arfer gan ddau ddrych ym mhob pen o'r cyfrwng.
Adborth ac Ymhelaethiad: Mae un o'r drychau yn adlewyrchol iawn, a'r llall yn adlewyrchol yn rhannol. Mae ffotonau'n bownsio yn ôl ac ymlaen rhwng y drychau hyn, gan ysgogi mwy o allyriadau ac ymhelaethu ar y golau.
Allyriadau Laser
Golau Cydlynol: Mae'r ffotonau sy'n cael eu hallyrru yn gydlynol, sy'n golygu eu bod mewn cyfnod ac mae ganddyn nhw'r un donfedd.
Allbwn: Mae'r drych sy'n adlewyrchol yn rhannol yn caniatáu i rywfaint o'r golau hwn basio drwodd, gan ffurfio'r trawst laser sy'n gadael y laser DPSS.
Geometregau Pwmpio: Pwmpio Ochr vs. Pwmpio Pen
| Dull Pwmpio | Disgrifiad | Cymwysiadau | 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 anghyfartal, ansawdd trawst isaf |
| Pwmpio Diwedd | Golau pwmp wedi'i gyfeirio ar hyd yr un echelin â'r trawst laser | Laserau cyflwr solid fel Nd:YAG | Dosbarthiad enillion unffurf, ansawdd trawst uwch | Aliniad cymhleth, gwasgariad gwres llai effeithlon mewn laserau pŵer uchel |
Gofynion ar gyfer Golau Pwmp Effeithiol
| Gofyniad | Pwysigrwydd | Effaith/Cydbwysedd | Nodiadau Ychwanegol |
|---|---|---|---|
| Addasrwydd Sbectrwm | Rhaid i'r donfedd gyd-fynd â sbectrwm amsugno'r cyfrwng laser | Yn sicrhau amsugno effeithlon a gwrthdroad poblogaeth effeithiol | - |
| Dwyster | Rhaid bod yn ddigon uchel ar gyfer y lefel gyffro a ddymunir | Gall dwysterau rhy uchel achosi difrod thermol; ni fydd dwysterau rhy isel yn cyflawni gwrthdroad poblogaeth | - |
| Ansawdd y Trawst | Yn arbennig o hanfodol mewn laserau pwmpio pen | Yn sicrhau cyplu effeithlon ac yn cyfrannu at ansawdd trawst laser a allyrrir | Mae ansawdd trawst uchel yn hanfodol ar gyfer gorgyffwrdd manwl gywir rhwng golau pwmp a chyfaint modd laser |
| Polareiddio | Angenrheidiol ar gyfer cyfryngau â phriodweddau anisotropig | Yn gwella effeithlonrwydd amsugno a gall effeithio ar bolareiddio golau laser a allyrrir | Efallai y bydd angen cyflwr polareiddio penodol |
| Sŵn Dwyster | Mae lefelau sŵn isel yn hanfodol | Gall amrywiadau yn nwyster golau pwmp effeithio ar ansawdd a sefydlogrwydd allbwn laser | Pwysig ar gyfer cymwysiadau sydd angen sefydlogrwydd a chywirdeb uchel |
Amser postio: Rhag-01-2023