Harpidetu gure sare sozialetara bidalketa berehala lortzeko
Bere funtsean, laser ponpaketa bitarteko bat dinamizatzeko prozesua da, laser argia igor dezakeen egoera bat lortzeko. Hau, normalean, medioari argia edo korronte elektrikoa injektatzen da, bere atomoak kitzikatuz eta argi koherentea igortzen du. Oinarrizko prozesu honek eboluzio nabarmena izan du XX. mendearen erdialdean lehen laserrak agertu zirenetik.
Askotan tasa-ekuazioen bidez modelatu arren, laser ponpaketa prozesu mekaniko kuantiko bat da funtsean. Fotoien eta irabazi-medioaren egitura atomiko edo molekularren arteko elkarrekintza korapilatsuak dakartza. Eredu aurreratuek Rabi oszilazioak bezalako fenomenoak hartzen dituzte kontuan, elkarrekintza horien ulermen ñabarduratsuagoa ematen dutenak.
Laser ponpaketa prozesu bat da, non energia, normalean argi edo korronte elektriko moduan, laser baten irabazi-medioari hornitzen zaion bere atomoak edo molekulak energia-egoera handiagoetara igotzeko. Energia-transferentzia hori funtsezkoa da populazio-inbertsioa lortzeko, energia-egoera baxuagoan baino partikula gehiago kitzikatzen diren egoera, medioak argia anplifikatu ahal izateko igorpen estimulatuaren bidez. Prozesuak interakzio kuantiko korapilatsuak dakartza, sarritan tasa-ekuazioen edo mekanika kuantikoen esparru aurreratuagoen bidez modelizatuta. Funtsezko alderdiak honako hauek dira: ponpa-iturria aukeratzea (laser-diodoak edo deskarga-lanparak, adibidez), ponparen geometria (alboko edo amaierako ponpaketa) eta ponparen argiaren ezaugarrien optimizazioa (espektroa, intentsitatea, izpiaren kalitatea, polarizazioa) eskakizun zehatzekin bat etortzeko. ertaina irabazi. Laser ponpaketa oinarrizkoa da hainbat laser motatan, egoera solidoan, erdieroaleetan eta gas laseretan barne, eta ezinbestekoa da laseraren funtzionamendu eraginkor eta eraginkorra izateko.
Optikoki ponpatutako laserren barietateak
1. Dopatutako isolatzailedun egoera solidoko laserrak
· Ikuspegi orokorra:Laser hauek ostalari-euskarri elektriko isolatzailea erabiltzen dute eta ponpaketa optikoan oinarritzen dira laser aktiboak diren ioiak dinamizatzeko. Adibide arrunta YAG laserretan neodimioa da.
·Azken Ikerketa:A. Antipov et al. spin-truke ponpaketa optikorako egoera solidoko gertuko laser bat eztabaidatzen du. Ikerketa honek egoera solidoko laser teknologiaren aurrerapenak nabarmentzen ditu, bereziki infragorri hurbileko espektroan, eta hori funtsezkoa da irudi medikoetarako eta telekomunikazioetarako bezalako aplikazioetarako.
Irakurketa gehiago:Spin-Trukerako ponpaketa optikorako IR inguruko egoera solidoko laserra
2. Laser erdieroaleak
·Informazio orokorra: normalean elektrikoki ponpatutako laser erdieroaleek ponpaketa optikoaren onura izan dezakete, batez ere distira handia behar duten aplikazioetan, hala nola kanpoko barrunbe bertikaleko gainazala igortzen duten laserrak (VECSEL).
·Azken garapenak: U. Keller-ek egoera solido ultraazkar eta erdieroaleen laserretatik frekuentzia optikoko orraziei buruz egindako lanak diodoz ponpatutako solido eta erdieroaleen laserretatik maiztasun egonkorreko orrazien sorrerari buruzko informazioa ematen du. Aurrerapen hau esanguratsua da maiztasun optikoko metrologiako aplikazioetarako.
Irakurketa gehiago:Maiztasun optikoko orraziak egoera solido eta erdieroale ultraazkarren laserrak
3. Gas laserrak
·Gas-laseretan ponpaketa optikoa: gas-laser mota batzuek, lurrun alkalinoen laserrak bezala, ponpaketa optikoa erabiltzen dute. Laser hauek propietate zehatzak dituzten argi-iturri koherenteak behar dituzten aplikazioetan erabili ohi dira.
Ponpatze Optikorako iturriak
Deskarga Lanparak: Ohikoa lanparaz ponpatutako laserretan, deskarga-lanparak potentzia handiko eta espektro zabalagatik erabiltzen dira. YA Mandryko et al. bulkada-arku-deskarga sortzeko potentzia-eredu bat garatu zuen egoera solidoko laserretako xenozko lanpara ponpaketa optikoko euskarri aktiboetan. Eredu honek bulkada ponpatzeko lanpararen errendimendua optimizatzen laguntzen du, funtsezkoak laser funtzionamendu eraginkorra izateko.
Laser Diodoak:Diodoz ponpatutako laserretan erabilita, laser diodoek abantailak eskaintzen dituzte eraginkortasun handia, tamaina trinkoa eta fin-fin sintonizatzeko gaitasuna.
Irakurketa gehiago:zer da laser diodo bat?
Flash Lanparak: Flash lanparak espektro zabaleko argi-iturri biziak dira, egoera solidoko laserrak ponpatzeko erabili ohi direnak, esate baterako, ruby edo Nd:YAG laserrak. Laser bitartekoa kitzikatzen duen intentsitate handiko argi-leherketa ematen dute.
Arku Lanparak: Flash-lanparen antzera, baina etengabe funtzionatzeko diseinatuta, arku-lanparak argi bizi-iturri egonkorra eskaintzen dute. Uhin jarraitua (CW) laser bidezko funtzionamendua behar den aplikazioetan erabiltzen dira.
LEDak (argi-igorle-diodoak): Laser diodoak bezain ohikoa ez den arren, LEDak ponpaketa optikorako erabil daitezke potentzia baxuko zenbait aplikaziotan. Onuragarriak dira bizitza luzeagatik, kostu baxuagatik eta hainbat uhin-luzerarako erabilgarritasunagatik.
Eguzki-argia: Zenbait konfigurazio esperimentaletan, eguzki-argia kontzentratua erabili da eguzki-ponpazioko laserrentzako ponpa-iturri gisa. Metodo honek eguzki-energia aprobetxatzen du, iturri berriztagarri eta errentagarri bihurtuz, nahiz eta ez hain kontrolagarria eta gutxiago bizia den argi-iturri artifizialekin alderatuta.
Zuntz Akoplatutako Laser Diodoak: Zuntz optikoei akoplatutako laser diodoak dira, ponpa-argia laser bitartekoari modu eraginkorragoan ematen diotenak. Metodo hau bereziki erabilgarria da zuntz laserretan eta ponparen argiaren banaketa zehatza funtsezkoa den egoeretan.
Beste laserrak: Batzuetan, laser bat beste bat ponpatzeko erabiltzen da. Adibidez, maiztasuna bikoiztutako Nd: YAG laser bat koloratzaile laser bat ponpatzeko erabil daiteke. Metodo hau sarritan erabiltzen da ohiko argi iturriekin erraz lortzen ez den ponpaketa-prozesurako uhin-luzera zehatzak behar direnean.
Diodoz ponpatutako egoera solidoko laserra
Hasierako Energia Iturria: Prozesua diodo laser batekin hasten da, ponpa iturri gisa balio duena. Diodo laserrak eraginkortasunagatik, tamaina trinkoagatik eta uhin-luzera zehatzetan argia igortzeko gaitasunagatik aukeratzen dira.
Ponpa argia:Diodo-laserrak egoera solidoko irabazteko medioak xurgatzen duen argia igortzen du. Diodo-laseraren uhin-luzera irabazi-medioaren xurgapen-ezaugarriekin bat etortzeko egokitzen da.
Solido-egoeraIrabazi ertaina
Materiala:DPSS laserretako irabazi-medioa egoera solidoko materiala da normalean Nd:YAG (Neodimioz dopatua de Yttrium Aluminium Garnet), Nd:YVO4 (Neodimioz dopatua de Yttrium Orthovanadate) edo Yb:YAG (Ytterbioz dopatua de Yttrium Aluminium Garnet).
Dopina:Material hauek lur arraroen ioiekin (Nd edo Yb bezalakoak) dopatzen dira, laser ioi aktiboak direnak.
Energia xurgapena eta kitzikapena:Diodo-laseraren ponpa-argia irabazi-medioan sartzen denean, lur arraro-ioiek energia hori xurgatzen dute eta energia-egoera handiagoetara kitzikatzen dira.
Biztanleria Inbertsioa
Biztanleria Inbertsioa lortzea:Laser ekintzaren gakoa irabazi-medioan populazio-inbertsioa lortzea da. Horrek esan nahi du ioi gehiago daudela egoera kitzikatuan oinarrizko egoeran baino.
Emisio estimulatua:Populazioaren inbertsioa lortu ondoren, egoera kitzikatuaren eta oinarrizko egoeraren arteko energia-diferentziari dagokion fotoi bat sartzeak ioi kitzikatuak oinarrizko egoerara itzul daitezen estimula ditzake, prozesuan fotoi bat igorriz.
Erresonatzaile optikoa
Ispiluak: irabazi-medioa erresonatzaile optiko baten barruan kokatzen da, normalean medioaren mutur bakoitzean bi ispiluz osatuta.
Feedback eta anplifikazioa: ispiluetako bat oso islatzailea da, eta bestea partzialki islatzailea. Fotoiak ispilu horien artean atzera eta aurrera errebotatzen dira, emisio gehiago estimulatuz eta argia handituz.
Laser igorpena
Argi koherentea: Igortzen diren fotoiak koherenteak dira, hau da, fasean daude eta uhin-luzera bera dute.
Irteera: Ispilu partzialki islatzaileak argi honen zati bat igarotzen uzten du, DPSS laserretik irteten den laser izpia osatuz.
Ponpatze-geometriak: alboko eta amaierako ponpaketa
| Ponpaketa Metodoa | Deskribapena | Aplikazioak | Abantailak | Erronkak |
|---|---|---|---|---|
| Alboko ponpaketa | Laser medioarekiko perpendikularki sartutako ponpa-argia | Haga edo zuntz laserrak | Ponpa argiaren banaketa uniformea, potentzia handiko aplikazioetarako egokia | Irabazien banaketa ez-uniformea, habearen kalitate baxuagoa |
| Bukaera ponpaketa | Laser izpiaren ardatz berean zuzendutako argia | Nd:YAG bezalako egoera solidoko laserrak | Irabazien banaketa uniformea, habe kalitate handiagoa | Lerrokatze konplexua, potentzia handiko laserretan bero xahutzea eraginkorra ez dena |
Ponpa-argi eraginkorraren baldintzak
| Baldintza | Garrantzia | Eragina/Oreka | Ohar gehigarriak |
|---|---|---|---|
| Espektroaren Egokitasuna | Uhin-luzerak laser medioaren xurgapen-espektroarekin bat etorri behar du | Xurgapen eraginkorra eta populazioaren inbertsio eraginkorra bermatzen du | - |
| Intentsitatea | Nahi den kitzikapen mailarako nahikoa altua izan behar du | Intentsitate handiegiek kalte termikoak eragin ditzakete; baxuegiak ez du populazioaren inbertsioa lortuko | - |
| Beam Kalitatea | Bereziki kritikoa amaieran ponpatutako laserretan | Akoplamendu eraginkorra bermatzen du eta igorritako laser izpiaren kalitatea laguntzen du | Izpiaren kalitate handia funtsezkoa da ponparen argiaren eta laser moduaren bolumenaren gainjartzeko |
| Polarizazioa | Propietate anisotropikoak dituzten euskarrietarako beharrezkoa da | Xurgapenaren eraginkortasuna hobetzen du eta igorritako laser argiaren polarizazioan eragina izan dezake | Baliteke polarizazio egoera espezifikoa beharrezkoa izatea |
| Intentsitatea Zarata | Zarata maila baxuak funtsezkoak dira | Ponparen argi-intentsitatearen gorabeherak laser irteeraren kalitatean eta egonkortasunean eragin ditzakete | Garrantzitsua egonkortasun eta zehaztasun handia behar duten aplikazioetarako |
Argitalpenaren ordua: 2023-12-01