Principio di funzionamento del pompaggio laser

Principio di funzionamento dilpompaggio dell'aser

L'energia viene assorbita nel mezzo, creando stati eccitati negli atomi. L'inversione di popolazione si ottiene quando il numero di particelle in uno stato eccitato supera il numero di particelle nello stato fondamentale o negli stati meno eccitati. In questo caso può verificarsi un meccanismo di emissione stimolata e il mezzo può essere utilizzato come laser o amplificatore ottico.

La potenza della pompa deve essere superiore alla soglia laser del laser. L'energia della pompa viene solitamente fornita sotto forma di luce o corrente elettrica, ma sono state utilizzate fonti più esotiche come reazioni chimiche o nucleari.

Informazioni estese

Produzione lasercondizioni:

1. Mezzo di guadagno: per la generazione del laser è necessario selezionare una sostanza di lavoro adatta, che può essere gas, liquida o solida. L'inversione della popolazione può essere ottenuta in questo mezzo per creare le condizioni necessarie per il laser.

Ovviamente, l'esistenza del livello energetico dello stato metastabile è molto vantaggiosa per realizzare l'inversione del numero di particelle. Esistono quasi mille tipi di mezzi di lavoro e le lunghezze d'onda del laser che possono essere generate comprendono un'ampia gamma, dall'ultravioletto del vuoto al lontano infrarosso. Tuttavia, considerando le prestazioni dell'emissione laser, esistono determinati requisiti per la sostanza di lavoro utilizzata. I requisiti di base sono

(1) Proprietà ottiche uniformi, buona trasparenza ottica e prestazioni stabili;

(2) Livelli energetici con livelli energetici relativamente lunghi (chiamati livelli energetici metastabili);

(3) Ha un'efficienza quantica relativamente elevata.

2. Sorgente di pompaggio: per invertire il numero di particelle nel mezzo di lavoro, è necessario utilizzare un determinato metodo per stimolare il sistema atomico ad aumentare il numero di particelle nel livello energetico superiore. In generale, la scarica di gas può essere utilizzata per utilizzare elettroni con energia cinetica per eccitare gli atomi medi, operazione chiamata eccitazione elettrica; le sorgenti luminose a impulsi possono essere utilizzate anche per irradiare il mezzo di lavoro, operazione chiamata eccitazione luminosa; ci sono anche eccitazione termica, eccitazione chimica, ecc.

Vari metodi di eccitazione sono visivamente chiamati pompaggio o pompaggio. Per ottenere continuamente l'emissione del laser, esso deve essere continuamente "pompato" per mantenere più particelle nel livello di energia superiore che nel livello di energia inferiore.

3. Cavità risonante: con una sostanza di lavoro e una sorgente di pompa adeguate, è possibile realizzare l'inversione del numero di particelle, ma l'intensità della radiazione stimolata prodotta in questo modo è troppo debole per essere applicata nella pratica. Quindi si pensò di utilizzare una cavità risonante ottica per amplificare.

La cosiddetta cavità di risonanza ottica è in realtà costituita da due specchi ad alta riflettività montati faccia a faccia sulle due estremità del laser. Uno è quasi totalmente riflesso, l'altro è prevalentemente riflesso e una piccola quantità viene trasmessa, in modo che il laser possa essere emesso attraverso questo specchio.

La luce riflessa verso il mezzo di lavoro continua a indurre nuova radiazione stimolata e la luce viene amplificata. Pertanto, la luce oscilla avanti e indietro nella cavità risonante, provocando una reazione a catena, che si amplifica come una valanga, e produce intensiluce laser, che esce da un'estremità dello specchio parzialmente riflettente.