Die drei wichtigsten funktionellen Komponenten eines Lasers

Die drei wichtigsten funktionalen Komponenten von aLasersind die Pumpequelle, das Verstärkungsmedium und der Resonanzhöhle.

Die Pumpequelle liefert die Lichtquelle für den Laser. Das Verstärkungsmedium (auch als Arbeitsmedium bezeichnet) absorbiert die von der Pumpenquelle bereitgestellte Energie und verstärkt das Licht. Der Resonanzhohlraum bildet die Schaltung zwischen der Pumpenquelle und dem Verstärkungsmedium, und der Resonanzhohlraum schwingt in einem ausgewählten Modus, um Laserlicht zu erzeugen.

Die Pumpequelle als Energiequelle erzeugt Photonen, um das Verstärkungsmedium zu erregen. Die von der Pumpenquelle emittierten Photonen pumpen die Partikel im Verstärkungsmedium vom Grundzustand bis zu einem höheren Energieniveau und erreichen die Bevölkerungsinversion. Anregungsmechanismen umfassen optische Anregung (optisches Pumpen), Gasentladungsanregung, chemische Anregung und nukleare Anregung. Derzeit werden hochvolle Halbleiterlaser (LDS) üblicherweise als Pumpenquellen verwendet, hauptsächlich zum Umwandeln elektrischer Energie in Lichtenergie.

Das Verstärkungsmedium erreicht die Populationsinversion und verstärkt das Licht und bestimmt auch die Wellenlänge des Ausgangslasers. Gewinnmedien können Flüssigkeiten, Gase oder Feststoffe sein. Zu den Flüssigkeiten gehören organische Lösungen, Gase gehören Kohlendioxid und Feststoffe, Rubin. Die grundlegende Anforderung für ein Verstärkungsmedium besteht darin, dass es bei Stimulation Photonen erzeugt, anstatt Licht in Wärme umzuwandeln. Die Partikel in ihr müssen relativ isoliert sein, wodurch Übergänge zwischen den Energieniveaus auftreten können.

Eine Resonanzhöhle dient in erster Linie dem Zweck, Laserlicht "aufzubewahren" und "reinigen". Eine Resonanzhöhle besteht typischerweise aus zwei Spiegeln, aber Koppler können auch zur Bildung verschiedener Ringresonatoren verwendet werden. Photonen springen zwischen den Spiegeln hin und her, induzieren kontinuierlich eine stimulierte Strahlung im Verstärkungsmedium und erzeugen hochintensives Laserlicht. Darüber hinaus stellt die Resonanzhöhle sicher, dass die Photonen innerhalb des Hohlraums eine konsistente Frequenz/Wellenlänge, Phase und Richtung aufweisen, was zu einer hervorragenden Direktivität und Kohärenz des Laserlichts führt.