​Funktionsprinzip des Laserpumpens

Funktionsprinzip vonlAser-Pumpen

Energie wird im Medium absorbiert und erzeugt angeregte Zustände in den Atomen. Eine Populationsinversion wird erreicht, wenn die Anzahl der Partikel in einem angeregten Zustand die Anzahl der Partikel im Grundzustand oder in weniger angeregten Zuständen übersteigt. In diesem Fall kann ein Mechanismus der stimulierten Emission auftreten und das Medium kann als Laser oder optischer Verstärker verwendet werden.

Die Pumpleistung muss über der Laserschwelle des Lasers liegen. Pumpenergie wird normalerweise in Form von Licht oder elektrischem Strom bereitgestellt, es wurden jedoch auch exotischere Quellen wie chemische oder nukleare Reaktionen genutzt.

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LaserproduktionBedingungen:

1. Verstärkungsmedium: Für die Lasererzeugung muss ein geeigneter Arbeitsstoff ausgewählt werden, der gasförmig, flüssig oder fest sein kann. In diesem Medium kann eine Populationsinversion erreicht werden, um die notwendigen Bedingungen für das Lasern zu schaffen.

Offensichtlich ist die Existenz des metastabilen Energieniveaus sehr vorteilhaft, um die Umkehrung der Teilchenzahl zu erreichen. Es gibt fast tausend Arten von Arbeitsmedien, und die erzeugbaren Laserwellenlängen umfassen einen weiten Bereich von Vakuum-Ultraviolett bis Ferninfrarot. Unter Berücksichtigung der Laserleistung der Laserleistung werden jedoch bestimmte Anforderungen an den verwendeten Arbeitsstoff gestellt. Die Grundvoraussetzungen sind

(1) Gleichmäßige optische Eigenschaften, gute optische Transparenz und stabile Leistung;

(2) Energieniveaus mit relativ langen Energieniveaus (sogenannte metastabile Energieniveaus);

(3) Es weist eine relativ hohe Quanteneffizienz auf.

2. Pumpquelle: Um die Anzahl der Partikel im Arbeitsmedium umzukehren, muss eine bestimmte Methode verwendet werden, um das Atomsystem anzuregen, die Anzahl der Partikel im oberen Energieniveau zu erhöhen. Im Allgemeinen kann eine Gasentladung verwendet werden, um Elektronen mit kinetischer Energie zur Anregung mittlerer Atome zu nutzen, was als elektrische Anregung bezeichnet wird; Pulslichtquellen können auch zur Bestrahlung des Arbeitsmediums verwendet werden, was als Lichtanregung bezeichnet wird. es gibt auch thermische Anregung, chemische Anregung usw.

Verschiedene Anregungsmethoden werden visuell als Pumpen oder Pumpen bezeichnet. Um eine kontinuierliche Laserleistung zu erhalten, muss der Laser kontinuierlich „gepumpt“ werden, um mehr Partikel im oberen Energieniveau als im unteren Energieniveau zu halten.

3. Resonanzhohlraum: Mit einem geeigneten Arbeitsstoff und einer geeigneten Pumpquelle kann eine Umkehrung der Teilchenzahl realisiert werden, die Intensität der auf diese Weise erzeugten stimulierten Strahlung ist jedoch zu schwach, um praktisch angewendet zu werden. Man dachte also darüber nach, zur Verstärkung einen optischen Hohlraumresonator zu verwenden.

Der sogenannte optische Hohlraumresonator besteht eigentlich aus zwei Spiegeln mit hohem Reflexionsvermögen, die einander gegenüber an den beiden Enden des Lasers angebracht sind. Einer wird fast vollständig reflektiert, und einer wird größtenteils reflektiert und ein kleiner Teil wird durchgelassen, sodass der Laser durch diesen Spiegel emittiert werden kann.

Das zum Arbeitsmedium zurückreflektierte Licht induziert weiterhin neue stimulierte Strahlung und das Licht wird verstärkt. Daher schwingt das Licht im Resonanzraum hin und her und löst eine Kettenreaktion aus, die sich lawinenartig verstärkt und intensive Energie erzeugtLaserlicht, die von einem Ende des teilreflektierenden Spiegels ausgegeben wird.