Tiz habar üçin sosial mediamyza abuna ýazylyň
Esasan, lazer nasosy, lazer şöhlesini çykaryp biljek ýagdaýa ýetmek üçin gurşawy energiýa bilen üpjün etmek prosesidir. Bu, adatça, gurşawa ýagtylyk ýa-da elektrik toguny girizmek, onuň atomlaryny gyjyndyrmak we kogerent ýagtylygyň çykarylmagyna getirmek arkaly amala aşyrylýar. Bu esasy proses XX asyryň ortalarynda ilkinji lazerleriň peýda bolmagyndan bäri ep-esli ösdi.
Lazer nasoslary köplenç tizlik deňlemeleri bilen modelleşdirilse-de, esasan kwantum mehaniki prosesdir. Ol fotonlar bilen güýçlendiriji gurşawyň atom ýa-da molekulýar gurluşynyň arasyndaky çylşyrymly özara täsirleri öz içine alýar. Ösen modeller bu özara täsirleriň has jikme-jik düşündirilmegini üpjün edýän Rabi yrgyldamalary ýaly hadysalary göz öňünde tutýar.
Lazer nasosy, adatça ýagtylyk ýa-da elektrik togy görnüşinde energiýanyň lazeriň güýçlendiriji gurşawa berilmegi we onuň atomlaryny ýa-da molekulalaryny ýokary energiýa derejelerine çykarmagy üçin amala aşyrylýan prosesdir. Bu energiýa geçişi, pes energiýa ýagdaýyndan has köp bölejikleriň gyjyndyrylýan ýagdaýy bolan populýasiýa inwersiýasyna ýetmek üçin örän möhümdir, bu bolsa gurşawyň höweslendirilen emissiýa arkaly ýagtylygy güýçlendirmegine mümkinçilik berýär. Bu proses, köplenç tizlik deňlemeleri ýa-da has ösen kwant mehaniki çarçuwalar arkaly modelleşdirilen çylşyrymly kwant özara täsirlerini öz içine alýar. Esasy taraplar nasos çeşmesini saýlamak (lazer diodlary ýa-da boşadyjy lampalar ýaly), nasosyň geometriýasyny (ýan ýa-da ujundan nasos) we güýçlendiriji gurşawyň anyk talaplaryna laýyk gelmek üçin nasosyň ýagtylyk häsiýetlerini (spektr, intensiwlik, şöhle hili, polýarizasiýa) optimizirlemekdir. Lazer nasosy dürli lazer görnüşlerinde, şol sanda gaty jisimli, ýarymgeçirijili we gaz lazerlerinde esasy orun eýeleýär we lazeriň netijeli we täsirli işlemegi üçin möhümdir.
Optiki nasosly lazerleriň görnüşleri
1. Dopingli izolýatorlary bolan gaty jisimli lazerler
· Umumy maglumat:Bu lazerler elektrik izolýasiýa ediji esasy gurşawy ulanýarlar we lazeriň işjeň ionlaryny energiýa bilen üpjün etmek üçin optiki nasosa daýanýarlar. Umumy mysal hökmünde YAG lazerlerinde neodimiýi görkezmek bolar.
·Soňky barlaglar:A. Antipow we beýlekiler tarapyndan geçirilen gözlegde spin-alyş optiki nasos üçin gaty ýagdaýly ýakyn infragyzyl lazer barada gürrüň edilýär. Bu gözleg, lukmançylyk suratlary we telekommunikasiýa ýaly ulanylyşlar üçin möhüm bolan ýakyn infragyzyl spektrde, aýratyn hem gaty ýagdaýly lazer tehnologiýasyndaky ösüşleri görkezýär.
Goşmaça okamak üçin:Spin-alyş optiki nasos üçin gaty jisimli ýakyn infragyzyl lazer
2. Ýarymgeçirijili lazerler
·Umumy maglumat: Adatça elektrik bilen pompalanýan ýarymgeçiriji lazerler, esasanam ýokary ýagtylygy talap edýän ulgamlarda, mysal üçin, Dik Daşarky Çüýreli Şöhlelendiriji Lazerlerde (VECSEL) optiki pompadan peýdalanyp bilerler.
·Soňky ösüşler: U. Kellerin ultra çalt gaty ýagdaýly we ýarymgeçiriji lazerlerden optiki ýygylykly daraklar boýunça işi diod bilen pompalanan gaty ýagdaýly we ýarymgeçiriji lazerlerden durnukly ýygylykly daraklaryň döredilmegi barada düşünje berýär. Bu ösüş optiki ýygylyk metrologiýasynda ulanmak üçin möhümdir.
Goşmaça okamak üçin:Ultra çalt gaty ýagdaýly we ýarymgeçiriji lazerlerden optiki ýygylykly taraklar
3. Gaz lazerleri
·Gaz lazerlerinde optiki nasos: Gaz lazerleriniň käbir görnüşleri, meselem, alkali bug lazerleri, optiki nasosy ulanýar. Bu lazerler köplenç belli bir häsiýetlere eýe bolan utgaşykly ýagtylyk çeşmelerini talap edýän ulgamlarda ulanylýar.
Optiki nasoslar üçin çeşmeler
Razrýad lampalaryÇyra bilen pompalanýan lazerlerde giňden ýaýran razrýad lampalary ýokary kuwwatlylygy we giň spektri üçin ulanylýar. ÝA Mandryko we beýlekiler gaty ýagdaýly lazerleriň işjeň gurşawynda optiki nasos ksenon lampalarynda impuls ýaýly boşalmanyň döremeginiň kuwwatlylyk modelini işläp düzdüler. Bu model impuls nasos lampalarynyň işini optimizirlemäge kömek edýär, bu bolsa lazeriň netijeli işlemegi üçin möhümdir.
Lazer diodlary:Diodly nasosly lazerlerde ulanylýan lazer diodlary ýokary netijelilik, kiçi ölçeg we inçe sazlamak mümkinçiligi ýaly artykmaçlyklary hödürleýär.
Goşmaça okamak üçin:lazer diody näme?
ÇyralarÝalpyldawuk lampalar, rubin ýa-da Nd:YAG lazerleri ýaly gaty jisimli lazerleri sormak üçin giňden ulanylýan güýçli, giň spektrli ýagtylyk çeşmeleridir. Olar lazer gurşawyny gyjyndyrýan ýokary intensiwli ýagtylyk şöhlesini üpjün edýär.
Arka lampalarÝalpyldawuk lampalara meňzeş, ýöne üznüksiz işlemek üçin niýetlenen ýaý lampalary güýçli ýagtylygyň durnukly çeşmesini hödürleýär. Olar üznüksiz tolkun (CW) lazer işlemeginiň zerur bolýan ýerlerinde ulanylýar.
LED-ler (Ýagtylyk çykarýan diodlar)Lazer diodlary ýaly giňden ýaýran bolmasa-da, LED-ler käbir pes kuwwatly ulanylyşlarda optiki nasos üçin ulanylyp bilner. Olar uzak ömürliligi, arzanlygy we dürli tolkun uzynlyklarynda elýeterliligi sebäpli artykmaçlyklara eýedir.
Gün şöhlesiKäbir synag gurluşlarynda, gün energiýasy bilen pompalanýan lazerler üçin nasos çeşmesi hökmünde konsentrlenen gün şöhlesi ulanyldy. Bu usul gün energiýasyny ulanýar, ony gaýtadan dikeldilýän we tygşytly çeşme edýär, emma ol emeli ýagtylyk çeşmelerine garanyňda has az dolandyrylýar we has az güýçli.
Süýümli lazer diodlaryBular optiki süýümlere birikdirilen lazer diodlary bolup, nasos çyrasyny lazer gurşawyna has netijeli ýetirýär. Bu usul, esasanam, süýümli lazerlerde we nasos çyrasynyň takyk berilmeginiň möhüm bolan ýagdaýlarynda peýdalydyr.
Beýleki lazerlerKäwagt bir lazer beýlekisini pompalamak üçin ulanylýar. Mysal üçin, boýag lazerini pompalamak üçin ýygylygy iki esse artdyrylan Nd: YAG lazeri ulanylyp bilner. Bu usul köplenç pompalamak prosesi üçin adaty ýagtylyk çeşmeleri bilen aňsatlyk bilen gazanyp bolmaýan belli bir tolkun uzynlyklary talap edilende ulanylýar.
Diod bilen pompalanan gaty ýagdaýly lazer
Başlangyç energiýa çeşmesiProses nasos çeşmesi hökmünde hyzmat edýän diod lazerinden başlaýar. Diod lazerleri netijeliligi, kiçi ölçegleri we belli bir tolkun uzynlyklarynda ýagtylyk çykarmak ukyby üçin saýlanýar.
Nasos Çyrasy:Diod lazeri gaty ýagdaýly güýçlendiriji gurşaw tarapyndan siňdirilýän ýagtylygy çykarýar. Diod lazeriniň tolkun uzynlygy güýçlendiriji gurşawyň siňdiriş häsiýetlerine laýyk gelýär.
Gaty ýagdaýOrtaça girdeji
Material:DPSS lazerlerinde güýçlendiriji gurşaw adatça Nd:YAG (Neodim bilen lehimlenen Yttrium Alýumin Garnet), Nd:YVO4 (Neodim bilen lehimlenen Yttrium Orthowanadat) ýa-da Yb:YAG (Ytterbium bilen lehimlenen Yttrium Alýumin Garnet) ýaly gaty ýagdaýly materialdyr.
Doping:Bu materiallar aktiw lazer ionlary bolan seýrek toprak ionlary (Nd ýa-da Yb ýaly) bilen lehimlenýär.
Energiýanyň siňdirilmegi we gyjyndyrylmagy:Diod lazerinden çykýan nasos çyrasy güýçlendiriji gurşawa girende, seýrek toprak ionlary bu energiýany özüne siňdirýär we has ýokary energiýa ýagdaýlaryna çenli tolgunýar.
Ilat inwersiýasy
Ilat inwersiýasyna ýetmek:Lazer täsiriniň açary güýçlendiriji gurşawda populýasiýa inwersiýasyna ýetmekdir. Bu, esasy ýagdaýdaka garanyňda has köp ionlaryň gyjyndyrylan ýagdaýda bolýandygyny aňladýar.
Stimullaşdyrylan emissiýa:Populýasiýa inwersiýasyna ýetilenden soň, gyjyndyrylan we esasy ýagdaýlaryň arasyndaky energiýa tapawudyna laýyk gelýän fotonyň girizilmegi, gyjyndyrylan ionlaryň esasy ýagdaýa gaýdyp gelmegine itergi berip, bu prosesde foton çykaryp biler.
Optiki Rezonator
Aýnalar: Güýçlendiriji gurşaw, adatça, gurşawyň her ujunda iki aýnadan emele gelýän optiki rezonatoryň içine ýerleşdirilýär.
Yzarlanma we Güýçlendirme: Aýnalaryň biri ýokary derejede şöhle şöhlelendiriji, beýlekisi bolsa bölekleýin şöhle şöhlelendiriji. Fotonlar bu aýnalaryň arasynda öňe-yza sekirýärler, has köp şöhle çykaryşlary höweslendirýärler we ýagtylygy güýçlendirýärler.
Lazer şöhlelenmesi
Kogerent Yşyk: Şykyrylýan fotonlar kogerent, ýagny olar fazada we birmeňzeş tolkun uzynlygyna eýedirler.
Çykyş: Bölekleýin şöhlelendiriji aýna bu ýagtylygyň käbir böleginiň geçmegine mümkinçilik berýär we DPSS lazerinden çykýan lazer şöhlesini emele getirýär.
Nasoslama geometriýalary: Gapdal we ujundaky nasoslar
| Nasoslama usuly | Beýany | Programmalar | Artykmaçlyklar | Kynçylyklar |
|---|---|---|---|---|
| Ýan tarapdan nasos | Lazer gurşawa perpendikulýar girizilen nasos çyrasy | Çubuk ýa-da süýümli lazerler | Nasos çyrasynyň deň paýlanyşy, ýokary kuwwatly ulanylyşlar üçin amatly | Güýçlendirme paýlanyşynyň deň dälligi, şöhle hiliniň pesligi |
| Nasoslamanyň soňy | Lazer şöhlesi bilen bir ok boýunça gönükdirilen nasos çyrasy | Nd:YAG ýaly gaty ýagdaýly lazerler | Birmeňzeş güýç paýlanyşy, has ýokary şöhle hili | Ýokary kuwwatly lazerlerde çylşyrymly deňleşdirme, has az netijeli ýylylyk ýaýramagy |
Netijeli Nasos Çyrasynyň Talaplary
| Talap | Ähmiýet | Täsir/Balans | Goşmaça bellikler |
|---|---|---|---|
| Spektriň laýyklygy | Tolkun uzynlygy lazer gurşawynyň siňdiriş spektrine gabat gelmelidir | Netijeli siňdirilişi we netijeli populýasiýa inwersiýasyny üpjün edýär | - |
| Intensiwlik | Islenýän gyjyndyrma derejesi üçin ýeterlik derejede ýokary bolmaly | Aşa ýokary intensiwlikler termal zyýana sebäp bolup biler; gaty pes intensiwlikler ilatyň inwersiýasyna ýetmez | - |
| Şöhle Hili | Esasan hem, ujundan nasos bilen işleýän lazerlerde örän möhümdir | Netijeli birikdirilişi üpjün edýär we çykarylýan lazer şöhlesiniň hiline goşant goşýar | Nasos çyrasynyň we lazer režiminiň göwrüminiň takyk gabat gelmegi üçin ýokary şöhle hili örän möhümdir |
| Polýarizasiýa | Anizotrop häsiýetli media üçin zerurdyr | Absorbsiýa netijeliligini ýokarlandyrýar we çykýan lazer şöhlesiniň polýarizasiýasyna täsir edip biler | Aýratyn polýarizasiýa ýagdaýy zerur bolup biler |
| Intensiwlikli şowhun | Pes ses derejesi örän möhümdir | Nasosyň ýagtylyk intensiwliginiň üýtgemeleri lazer çykyşynyň hiline we durnuklylygyna täsir edip biler | Ýokary durnuklylyk we takyklyk talap edýän programmalar üçin möhümdir |
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 1-nji dekabry