مبدأ العمل لضخ الليزر

مبدأ العملlضخ عسير

يتم امتصاص الطاقة في الوسط، مما يخلق حالات مثارة في الذرات. يتم تحقيق الانقلاب السكاني عندما يتجاوز عدد الجزيئات في الحالة المثارة عدد الجزيئات في الحالة الأرضية أو الحالات الأقل إثارة. في هذه الحالة، يمكن أن تحدث آلية الانبعاث المحفز ويمكن استخدام الوسط كمضخم ليزر أو بصري.

يجب أن تكون قوة المضخة أعلى من عتبة الليزر. عادة ما يتم توفير طاقة المضخة في شكل تيار ضوئي أو كهربائي، ولكن تم استخدام مصادر أكثر غرابة مثل التفاعلات الكيميائية أو النووية.

معلومات موسعة

إنتاج الليزرشروط:

1. وسط الكسب: لتوليد الليزر، يجب اختيار مادة عمل مناسبة، والتي يمكن أن تكون غازية أو سائلة أو صلبة. يمكن تحقيق الانقلاب السكاني في هذه الوسيلة لتهيئة الظروف اللازمة لليزر.

من الواضح أن وجود مستوى طاقة الحالة شبه المستقر مفيد جدًا لتحقيق انعكاس عدد الجزيئات. هناك ما يقرب من ألف نوع من وسائط العمل، والأطوال الموجية لليزر التي يمكن توليدها تشمل نطاقًا واسعًا من الأشعة فوق البنفسجية الفراغية إلى الأشعة تحت الحمراء البعيدة. ومع ذلك، وبالنظر إلى أداء الليزر لمخرجات الليزر، هناك متطلبات معينة للمادة العاملة المستخدمة. المتطلبات الأساسية هي

(1) خصائص بصرية موحدة، وشفافية بصرية جيدة، وأداء مستقر؛

(2) مستويات الطاقة ذات مستويات الطاقة الطويلة نسبيًا (تسمى مستويات الطاقة شبه المستقرة)؛

(3) لديها كفاءة كمية عالية نسبيا.

2. مصدر الضخ: من أجل عكس عدد الجزيئات الموجودة في وسط العمل، يجب استخدام طريقة معينة لتحفيز النظام الذري لزيادة عدد الجزيئات في مستوى الطاقة العلوي. بشكل عام، يمكن استخدام تفريغ الغاز لاستخدام الإلكترونات ذات الطاقة الحركية لإثارة الذرات المتوسطة، وهو ما يسمى بالإثارة الكهربائية؛ يمكن أيضًا استخدام مصادر الضوء النبضية لتشعيع وسط العمل، وهو ما يسمى الإثارة الضوئية؛ هناك أيضًا الإثارة الحرارية والإثارة الكيميائية وما إلى ذلك.

تسمى طرق الإثارة المختلفة بصريًا الضخ أو الضخ. من أجل الحصول بشكل مستمر على مخرجات الليزر، يجب "ضخه" بشكل مستمر للحفاظ على عدد أكبر من الجزيئات في مستوى الطاقة العلوي مقارنة بمستوى الطاقة الأدنى.

3. تجويف الرنين: مع مادة عمل مناسبة ومصدر مضخة، يمكن تحقيق عكس عدد الجسيمات، ولكن شدة الإشعاع المحفز المنتج بهذه الطريقة ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن تطبيقها عمليًا. لذلك فكر الناس في استخدام تجويف الرنين البصري للتضخيم.

إن ما يسمى بتجويف الرنين البصري هو في الواقع مرآتان ذات انعكاسية عالية مثبتتين على طرفي الليزر وجهاً لوجه. أحدهما ينعكس كليًا تقريبًا، والآخر ينعكس في الغالب وتنتقل كمية صغيرة، بحيث يمكن انبعاث الليزر من خلال هذه المرآة.

ويستمر الضوء المنعكس إلى وسط العمل في إحداث إشعاع محفز جديد، ويتم تضخيم الضوء. ولذلك، يتأرجح الضوء ذهابًا وإيابًا في تجويف الرنين، مسببًا تفاعلًا متسلسلاً، والذي يتضخم مثل الانهيار الجليدي، وينتج عنه تفاعلات مكثفةضوء الليزر، وهو الناتج من أحد طرفي المرآة العاكسة جزئيًا.