Ključne karakteristike medija za lasersko pojačanje

Koje su ključne karakteristike medija za lasersko pojačanje?

Laserski medij za pojačanje, također poznat kao laserska radna tvar, odnosi se na materijalni sustav koji se koristi za postizanje inverzije populacije čestica i generiranje stimuliranog zračenja radi pojačanja svjetlosti. To je glavna komponenta lasera, koja nosi veliki broj atoma ili molekula. Ti atomi ili molekule pod utjecajem vanjske energije mogu prijeći u pobuđeno stanje i putem pobuđenog zračenja oslobađaju fotone, formirajući takolaserska svjetlostMedij za lasersko pojačanje može biti čvrsti, tekući, plinoviti ili poluvodički materijal.
U laserima u čvrstom stanju, uobičajeno korišteni mediji za pojačanje su kristali dopirani ionima rijetkih zemalja ili ionima prijelaznih metala, kao što su Nd:YAG kristali, Nd:YVO4 kristali itd. U tekućim laserima, organske boje se često koriste kao mediji za pojačanje. Plinski laseri koriste plin kao medij za pojačanje, kao što je ugljikov dioksid u laserima s ugljikovim dioksidom te helij i neon u helij-neonskim laserima.Poluvodički laserikoristiti poluvodičke materijale kao medij za pojačanje, poput galij arsenida (GaAs).
Ključne karakteristike laserskog medija za pojačanje uključuju:
Struktura energetske razine: Atomi ili molekule u mediju pojačanja moraju imati odgovarajuću strukturu energetske razine kako bi se postigla promjena naseljenosti pod utjecajem vanjske energije. To obično znači da energetska razlika između više i niže energetske razine mora odgovarati energiji fotona određene valne duljine.

Prijelazna svojstva: Atomi ili molekule u pobuđenom stanju moraju imati stabilna prijelazna svojstva kako bi oslobađali koherentne fotone tijekom pobuđenog zračenja. To zahtijeva da medij za pojačanje ima visoku kvantnu učinkovitost i niske gubitke.
Toplinska stabilnost i mehanička čvrstoća: U praktičnim primjenama, pojačavajući medij mora izdržati svjetlo pumpe velike snage i laserski izlaz, stoga mora imati dobru toplinsku stabilnost i mehaničku čvrstoću.
Optička kvaliteta: Optička kvaliteta medija za pojačanje ključna je za performanse lasera. Mora imati visoku propusnost svjetlosti i niske gubitke raspršenja kako bi se osigurala kvaliteta i stabilnost laserske zrake. Izbor medija za pojačanje lasera ovisi o zahtjevima primjenelaser, radna valna duljina, izlazna snaga i drugi čimbenici. Optimizacijom materijala i strukture medija za pojačanje, performanse i učinkovitost lasera mogu se dodatno poboljšati.