Ključne karakteristike medija za lasersko pojačanje

Koje su ključne karakteristike medija za lasersko pojačanje?

Medij za lasersko pojačanje, poznat i kao radna tvar lasera, odnosi se na sustav materijala koji se koristi za postizanje inverzije populacije čestica i generiranje stimuliranog zračenja za postizanje pojačanja svjetlosti. To je središnja komponenta lasera, nosi veliki broj atoma ili molekula, ti atomi ili molekule pod pobudom vanjske energije mogu prijeći u pobuđeno stanje, a kroz pobuđeno zračenje oslobađaju fotone, tvoreći takolasersko svjetlo. Medij laserskog pojačanja može biti čvrsti, tekući, plinoviti ili poluvodički materijal.
U laserima čvrstog stanja, obično korišteni mediji za pojačanje su kristali dopirani ionima rijetkih zemalja ili ionima prijelaznih metala, kao što su kristali Nd:YAG, kristali Nd:YVO4, itd. U tekućim laserima, organske boje se često koriste kao mediji za pojačanje. Plinski laseri koriste plin kao medij za pojačanje, poput plina ugljičnog dioksida u laserima s ugljičnim dioksidom i plina helija i neona u helij-neonskim laserima.Poluvodički laserikoristiti poluvodičke materijale kao medij za pojačanje, kao što je galijev arsenid (GaAs).
Ključne karakteristike medija za lasersko pojačanje uključuju:
Struktura energetske razine: Atomi ili molekule u mediju za dobivanje trebaju imati odgovarajuću strukturu energetske razine kako bi se postigla promjena naseljenosti pod pobudom vanjske energije. To obično znači da razlika u energiji između viših i nižih energetskih razina mora odgovarati energiji fotona određene valne duljine.

Prijelazna svojstva: Atomi ili molekule u pobuđenim stanjima moraju imati stabilna prijelazna svojstva kako bi oslobodili koherentne fotone tijekom pobuđenog zračenja. To zahtijeva da medij pojačanja ima visoku kvantnu učinkovitost i male gubitke.
Toplinska stabilnost i mehanička čvrstoća: U praktičnim primjenama, medij pojačanja mora izdržati svjetlo pumpe velike snage i izlaz lasera, tako da mora imati dobru toplinsku stabilnost i mehaničku čvrstoću.
Optička kvaliteta: Optička kvaliteta medija za pojačanje kritična je za rad lasera. Mora imati visoku propusnost svjetlosti i nizak gubitak raspršenja kako bi se osigurala kvaliteta i stabilnost laserske zrake. Izbor medija za lasersko pojačanje ovisi o zahtjevima primjenelaser, radna valna duljina, izlazna snaga i drugi čimbenici. Optimiziranjem materijala i strukture medija za pojačanje, performanse i učinkovitost lasera mogu se dodatno poboljšati.