„Serce” lasera: ośrodek wzmocnienia

„Serce” lasera: gainmedium
In technologia laserowa, tenśrednie wzmocnienie lasera(znany również jako ośrodek aktywny lub substancja robocza lasera) jest głównym składnikiemlaserOsiąga inwersję liczby cząstek poprzez pompowanie, zapewnia możliwość wzmocnienia światła, kompensuje straty w wnęce rezonansowej i tym samym generuje spójny sygnał laserowy. Bez odpowiedniego ośrodka wzmocnienia nie byłoby wydajnego lasera.
1. Podstawowa koncepcja i zasada działania ośrodka wzmacniającego.
Funkcją ośrodka wzmocnienia jest wzmocnienie mocy optycznej poprzez emisję wymuszoną. Zazwyczaj do dostarczenia energii w celu inwersji energetycznej cząstek wyższego poziomu wymagane jest pompowanie zewnętrzne (optyczne lub elektryczne).
2. Wymagania stawiane doskonałym nośnikom wzmocnienia:
Nie wszystkie materiały mogą być używane jako media wzmacniające. Kluczowe wymagania: Przejście laserowe: W docelowym zakresie długości fal występuje silny przekrój czynny emisji (o_em). Wysoka przezroczystość: Materiał macierzysty jest przezroczysty dla długości fal lasera i pompy. Wydajna absorpcja pompy: Dopasowanie dostępnego źródła pompy (takiego jak 808 nm LD pompujący Nd:YAG) jest odpowiednie dla czasu życia górnego poziomu (T): Długi czas życia jest korzystny dla przełączania Q, krótki czas życia jest korzystny dla modulacji. Wysoka wydajność kwantowa: Niskie wygaszanie, niska absorpcja stanu wzbudzonego. Produkt o wysokiej o·T: Osiągnij wysokie wzmocnienie i niski próg. Szerokie pasmo wzmocnienia: Korzystne dla strojenia długości fal i ultrakrótkich impulsów. Właściwości termiczne i mechaniczne: Wysoka przewodność cieplna, niski współczynnik termooptyczny, wysoki próg uszkodzenia. Inne: Stabilność chemiczna, brak higroskopijności, wysoki próg uszkodzenia. Wymagania te często są ze sobą sprzeczne. Na przykład szerokie pasmo zwykle oznacza mniejszy przekrój czynny, a to wymaga kompromisu w scenariuszach zastosowań.
Medium wzmacniające jest decydującym czynnikiemwydajność laseraOd klasycznego Nd:YAG po nowoczesne światłowody dużej mocy, postęp w materiałach stale poszerza zastosowania laserów. W projektowaniu praktycznym symulacje numeryczne są często wymagane do optymalizacji stężeń domieszek, schematów pompowania itp.