Tanysgrifiwch i'n Cyfryngau Cymdeithasol i gael y post prydlon
Yn ei hanfod, pwmpio laser yw'r broses o fywiogi cyfrwng i gyflawni cyflwr lle gall allyrru golau laser. Gwneir hyn yn nodweddiadol trwy chwistrellu cerrynt golau neu drydanol 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 yn ôl hafaliadau cyfradd, mae pwmpio laser yn sylfaenol yn broses fecanyddol cwantwm. Mae'n cynnwys rhyngweithio 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 cignoeth o'r rhyngweithiadau hyn.
Mae pwmpio laser yn broses lle mae egni, yn nodweddiadol ar ffurf cerrynt golau neu drydanol, yn cael ei gyflenwi i gyfrwng ennill laser i ddyrchafu ei atomau neu ei foleciwlau i wladwriaethau ynni uwch. Mae'r trosglwyddiad ynni hwn yn hanfodol ar gyfer cyflawni gwrthdroad poblogaeth, cyflwr lle mae mwy o ronynnau yn gyffrous nag mewn cyflwr ynni is, gan alluogi'r cyfrwng i ymhelaethu ar olau trwy allyriadau wedi'i ysgogi. 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 y dewis o ffynhonnell bwmp (fel deuodau laser neu lampau gollwng), geometreg pwmp (pwmpio ochr neu ddiwedd), 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 amrywiol fathau o laser, gan gynnwys laserau cyflwr solid, lled-ddargludyddion a nwy, ac mae'n hanfodol ar gyfer gweithrediad effeithlon ac effeithiol y laser.
Amrywiaethau o laserau wedi'u pwmpio yn optegol
1. laserau cyflwr solid gydag ynysyddion dop
· Trosolwg:Mae'r laserau hyn yn defnyddio cyfrwng gwesteiwr inswleiddio trydan ac yn dibynnu ar bwmpio optegol i fywiogi ïonau laser-weithredol. Enghraifft gyffredin yw neodymiwm mewn laserau yag.
·Ymchwil ddiweddar:Astudiaeth gan A. Antipov et al. Yn trafod laser bron-IR cyflwr solid ar gyfer pwmpio optegol cyfnewid troelli. Mae'r ymchwil hon yn tynnu sylw at y datblygiadau mewn technoleg laser cyflwr solid, yn enwedig yn y sbectrwm bron-is-goch, sy'n hanfodol ar gyfer cymwysiadau fel delweddu meddygol a thelathrebu.
Darllen pellach:Laser bron-IR cyflwr solid ar gyfer pwmpio optegol cyfnewid troelli
2. laserau lled -ddargludyddion
·Gwybodaeth Gyffredinol: Yn nodweddiadol gall laserau lled -ddargludyddion wedi'u pwmpio'n drydanol hefyd elwa o bwmpio optegol, yn enwedig mewn cymwysiadau sy'n gofyn am ddisgleirdeb uchel, megis laserau allyrru arwyneb ceudod allanol fertigol (VECSELS).
·Datblygiadau diweddar: Mae gwaith U. Keller ar gribau amledd optegol o laserau cyflwr solid a lled-ddargludyddion eithaf yn darparu mewnwelediadau i gynhyrchu cribau amledd sefydlog o laserau cyflwr solid a lled-ddargludyddion wedi'u pwmpio â deuod. Mae'r cynnydd hwn yn arwyddocaol ar gyfer cymwysiadau mewn metroleg amledd optegol.
Darllen pellach:Cribau amledd optegol o laserau cyflwr solid a lled-ddargludyddion eithaf
3. laserau nwy
·Mae 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 ag eiddo penodol.
Ffynonellau ar gyfer pwmpio optegol
Lampau Rhyddhau: Yn gyffredin mewn laserau wedi'u pwmpio â lampau, defnyddir lampau gollwng ar gyfer eu pŵer uchel a'u sbectrwm eang. Ya Mandryko et al. datblygu model pŵer o genhedlaeth rhyddhau arc impulse mewn lampau xenon pwmpio optegol cyfryngau gweithredol o laserau cyflwr solid. Mae'r model hwn yn helpu i wneud y gorau o berfformiad lampau pwmpio impulse, sy'n hanfodol ar gyfer gweithredu laser effeithlon.
Deuodau laser:Yn cael ei ddefnyddio mewn laserau wedi'u pwmpio â deuod, mae deuodau laser yn cynnig manteision fel effeithlonrwydd uchel, maint cryno, a'r gallu i gael ei diwnio'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 solid, fel Ruby neu ND: YAG laserau. 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 gweithredu'n barhaus, 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 ydyn nhw mor gyffredin â deuodau laser, gellir defnyddio LEDs ar gyfer pwmpio optegol mewn rhai cymwysiadau pŵer isel. Maent yn fanteisiol oherwydd eu oes hir, eu cost isel, a'u hargaeledd mewn tonfeddi amrywiol.
Golau: Mewn rhai setiau arbrofol, defnyddiwyd golau haul dwys fel ffynhonnell bwmp ar gyfer laserau pwmp solar. Mae'r dull hwn yn harneisio ynni'r haul, gan ei wneud yn ffynhonnell adnewyddadwy a chost-effeithiol, er ei fod yn llai rheolaethol ac yn llai dwys o'i gymharu â ffynonellau golau artiffisial.
Deuodau laser wedi'u cyplysu â ffibr: Mae'r rhain yn ddeuodau laser ynghyd â ffibrau optegol, sy'n danfon y 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 dosbarthu golau pwmp yn union yn hanfodol.
Laserau eraill: Weithiau, defnyddir un laser i bwmpio un arall. Er enghraifft, gellir defnyddio laser ND: YAG wedi'i ddwysau amledd i bwmpio laser llifyn. Defnyddir y dull hwn yn aml pan fydd angen tonfeddi penodol ar gyfer y broses bwmpio nad yw'n hawdd ei chyflawni gyda ffynonellau golau confensiynol.
Laser cyflwr solid wedi'i bwmpio â deuod
Ffynhonnell Ynni Gychwynnol: Mae'r broses yn dechrau gyda laser deuod, sy'n gweithredu fel ffynhonnell y pwmp. Dewisir laserau deuod ar gyfer 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 deilwra i gyd -fynd â nodweddion amsugno'r cyfrwng ennill.
SolidEnnill cyfrwng
Deunydd:Mae'r cyfrwng ennill mewn laserau DPSS fel arfer yn ddeunydd cyflwr solid fel ND: YAG (garnet alwminiwm yttrium wedi'i dopio â nodymiwm), ND: YVO4 (yttrium orthovanadate neodymiwm), neu yb: yg (ytterbium-doped yttrium).
Dopio:Mae'r deunyddiau hyn wedi'u dopio ag ïonau daear prin (fel ND neu YB), sef yr ïonau laser gweithredol.
Amsugno egni 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 wladwriaethau 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 wladwriaeth ddaear.
Allyriad wedi'i ysgogi:Unwaith y cyflawnir gwrthdroad poblogaeth, gall cyflwyno ffoton sy'n cyfateb i'r gwahaniaeth ynni rhwng y cyflwr cyffrous a gwladwriaethau'r ddaear ysgogi'r ïonau cyffrous i ddychwelyd i gyflwr y ddaear, gan allyrru ffoton yn y broses.
Cyseinydd optegol
Drychau: Rhoddir y cyfrwng ennill y tu mewn i gyseinydd optegol, a ffurfir yn nodweddiadol gan ddau ddrych ar bob pen i'r cyfrwng.
Adborth ac Ymhelaethiad: Mae un o'r drychau yn fyfyriol iawn, ac mae'r llall yn rhannol fyfyriol. Mae ffotonau'n bownsio'n ôl ac ymlaen rhwng y drychau hyn, gan ysgogi mwy o allyriadau ac ymhelaethu ar y golau.
Laser
Golau cydlynol: Mae'r ffotonau sy'n cael eu hallyrru yn gydlynol, sy'n golygu eu bod yn y cyfnod ac mae ganddyn nhw'r un donfedd.
Allbwn: Mae'r drych rhannol fyfyriol yn caniatáu i rywfaint o'r golau hwn basio trwyddo, gan ffurfio'r trawst laser sy'n gadael laser y DPSS.
Geometregau pwmpio: ochr yn erbyn pwmpio diwedd
| Dull pwmpio | Disgrifiadau | Ngheisiadau | Manteision | Heriau |
|---|---|---|---|---|
| Pwmpio ochr | Golau pwmp a gyflwynwyd yn berpendicwlar i'r cyfrwng laser | Laserau gwialen neu ffibr | Dosbarthiad unffurf golau pwmp, sy'n addas ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel | Dosbarthiad ennill di-unffurf, ansawdd trawst is |
| Diwedd pwmpio | Pwmp golau wedi'i gyfeirio ar hyd yr un echel â'r trawst laser | Laserau cyflwr solid 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 | Mhwysigrwydd | 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 | - |
| Dwyster | Rhaid bod yn ddigon uchel ar gyfer lefel y cyffro a ddymunir | - | |
| Mae ansawdd trawst uchel yn hanfodol ar gyfer gorgyffwrdd manwl gywir o olau pwmp a chyfaint modd laser | |||
| Polareiddiad | Yn gwella effeithlonrwydd amsugno a gall effeithio ar bolareiddio golau laser a allyrrir | ||
| Gall amrywiadau mewn dwyster golau pwmp effeithio ar ansawdd allbwn laser a sefydlogrwydd |
