Nguyên lý hoạt động của bơm laser

Nguyên lý làm việc củalbơm aser

Năng lượng được hấp thụ trong môi trường, tạo ra trạng thái kích thích trong nguyên tử. Sự đảo ngược dân số đạt được khi số lượng hạt ở trạng thái kích thích vượt quá số lượng hạt ở trạng thái cơ bản hoặc trạng thái ít kích thích hơn. Trong trường hợp này, một cơ chế phát xạ kích thích có thể xảy ra và môi trường có thể được sử dụng làm bộ khuếch đại laser hoặc quang học.

Công suất bơm phải cao hơn ngưỡng phát laser của tia laser. Năng lượng của máy bơm thường được cung cấp dưới dạng ánh sáng hoặc dòng điện, nhưng những nguồn kỳ lạ hơn như phản ứng hóa học hoặc hạt nhân cũng đã được sử dụng.

Thông tin mở rộng

Sản xuất lazeđiều kiện:

1. Môi trường khuếch đại: Để tạo ra tia laser, phải chọn chất làm việc phù hợp, có thể là khí, lỏng hoặc rắn. Sự đảo ngược quần thể có thể đạt được trong môi trường này để tạo ra các điều kiện cần thiết cho quá trình phát laser.

Rõ ràng, sự tồn tại của mức năng lượng trạng thái siêu bền là rất có lợi để nhận ra sự đảo ngược số lượng hạt. Có gần một nghìn loại môi trường làm việc và các bước sóng laser có thể được tạo ra bao gồm nhiều loại từ tia cực tím chân không đến tia hồng ngoại xa. Tuy nhiên, khi xem xét hiệu suất laser của đầu ra laser, có một số yêu cầu nhất định đối với chất làm việc được sử dụng. Các yêu cầu cơ bản là

(1) Tính chất quang học đồng nhất, độ trong suốt quang học tốt và hiệu suất ổn định;

(2) Mức năng lượng có mức năng lượng tương đối dài (gọi là mức năng lượng siêu bền);

(3) Nó có hiệu suất lượng tử tương đối cao.

2. Nguồn bơm: Để đảo ngược số lượng hạt trong môi trường làm việc, phải sử dụng một phương pháp nhất định để kích thích hệ nguyên tử tăng số lượng hạt ở mức năng lượng trên. Thông thường, sự phóng điện trong khí có thể được sử dụng để sử dụng các electron có động năng để kích thích các nguyên tử trung bình, gọi là kích thích điện; nguồn ánh sáng xung cũng có thể được sử dụng để chiếu xạ môi trường làm việc, được gọi là kích thích ánh sáng; ngoài ra còn có kích thích nhiệt, kích thích hóa học, v.v.

Các phương pháp kích thích khác nhau được gọi trực quan là bơm hoặc bơm. Để liên tục thu được đầu ra tia laser, nó phải được "bơm" liên tục để duy trì nhiều hạt ở mức năng lượng trên hơn ở mức năng lượng thấp hơn.

3. Khoang cộng hưởng: Với chất làm việc và nguồn bơm phù hợp, có thể thực hiện được sự đảo ngược số lượng hạt, nhưng cường độ bức xạ kích thích được tạo ra theo cách này quá yếu để có thể áp dụng thực tế. Vì vậy người ta nghĩ đến việc sử dụng khoang cộng hưởng quang học để khuếch đại.

Cái gọi là khoang cộng hưởng quang học thực chất là hai tấm gương có độ phản xạ cao được gắn ở hai đầu của tia laser mặt đối mặt. Một cái gần như bị phản xạ hoàn toàn, còn một cái hầu hết bị phản xạ và một lượng nhỏ được truyền đi, do đó tia laser có thể được phát ra qua gương này.

Ánh sáng phản xạ trở lại môi trường làm việc tiếp tục tạo ra bức xạ kích thích mới và ánh sáng được khuếch đại. Do đó, ánh sáng dao động qua lại trong khoang cộng hưởng gây ra phản ứng dây chuyền được khuếch đại như một trận tuyết lở và tạo ra cường độ mạnh.ánh sáng laze, là đầu ra từ một đầu của gương phản chiếu một phần.