He aha ka Optical Pumping ma Laser?

E kākau inoa i kā mākou pāpili kaiapili no ka pou wikiwiki

Ma kona ʻano maoli, ʻo ka hoʻomoʻa laser ke kaʻina hana o ka hoʻoikaika ʻana i kahi medium e hoʻokō ai i kahi kūlana kahi e hiki ai iā ia ke hoʻopuka i ka mālamalama laser. Hana pinepine ʻia kēia ma ke komo ʻana i ka mālamalama a i ʻole ke au uila i loko o ka medium, e hoʻonāukiuki ana i kona mau ʻātoma a alakaʻi i ka hoʻopuka ʻana o ke kukui kūlike. Ua ulu nui kēia kaʻina hana kumu mai ka hiki ʻana mai o nā lasers mua i ka waena o ke kenekulia 20.

ʻOiai ke hoʻohālikelike pinepine ʻia e nā hoʻohālikelike wikiwiki, ʻo ka hoʻopuehu laser he hana mechanical quantum. Pili ia i nā pilina paʻakikī ma waena o nā photons a me ke ʻano atomika a molekala paha o ka mea loaʻa. Manaʻo nā hiʻohiʻona holomua i nā hanana e like me nā oscillations Rabi, e hāʻawi ana i kahi ʻike hou aku o kēia mau pilina.

ʻO ka hoʻopuehu laser kahi hana kahi e hoʻolako ʻia ai ka ikehu, ma ke ʻano maʻamau o ke kukui a i ʻole ke au uila, i ka medium loaʻa o ka laser e hoʻokiʻekiʻe i kona mau ʻātoma a i ʻole nā ​​​​molekala i nā kūlana ikehu kiʻekiʻe. He mea koʻikoʻi kēia hoʻoili ikehu no ka hoʻokō ʻana i ka hoʻohuli heluna kanaka, kahi kūlana kahi i hoʻonāukiuki ʻia ai nā ʻāpana he nui ma mua o kahi kūlana ikehu haʻahaʻa, e hiki ai i ka medium ke hoʻonui i ka mālamalama ma o ka hoʻokuʻu ʻana i hoʻoulu ʻia. Pili ke kaʻina hana i nā pilina quantum paʻakikī, i hoʻohālikelike pinepine ʻia ma o nā hoʻohālikelike helu a i ʻole nā ​​​​​​papa hana mechanical quantum holomua. ʻO nā mea nui e pili ana i ke koho ʻana o ke kumu pamu (e like me nā diodes laser a i ʻole nā ​​​​​​kukui hoʻokuʻu), ka geometry pump (ʻaoʻao a i ʻole ka hopena pumping), a me ka hoʻonui ʻana i nā ʻano kukui pamu (spectrum, intensity, beam quality, polarization) e kūlike me nā koi kikoʻī o ka medium loaʻa. He mea nui ka hoʻopuehu laser i nā ʻano laser like ʻole, me nā lasers solid-state, semiconductor, a me ke kinoea, a he mea nui ia no ka hana pono a me ka maikaʻi o ka laser.

Nā ʻano like ʻole o nā Lasers Optically Pumped

 

1. Nā Lasers Paʻa-Mokuʻāina me nā Insulators Doped

· Nānā Laulā:Hoʻohana kēia mau lasers i kahi kikowaena kikowaena hoʻokaʻawale uila a hilinaʻi i ka pamu optical e hoʻoikaika i nā ion laser-active. ʻO kahi laʻana maʻamau ka neodymium i nā lasers YAG.

·Nā Noiʻi Hou:Ke kūkākūkā nei kahi noiʻi na A. Antipov et al. i kahi laser kokoke-IR solid-state no ka spin-exchange optical pumping. Hōʻike kēia noiʻi i nā holomua i ka ʻenehana laser solid-state, ʻoi aku hoʻi i ka spectrum kokoke-infrared, he mea koʻikoʻi ia no nā noi e like me ke kiʻi lapaʻau a me nā kelepona.

Heluhelu Hou Aʻe:He Laser Kokoke-IR no ka Spin-Exchange Optical Pumping

2. Nā Lasers Semiconductor

·ʻIke Laulā: Ma ke ʻano maʻamau, hiki i nā lasers semiconductor ke pōmaikaʻi mai ka pamu optical, ʻoi aku hoʻi i nā noi e pono ai ka ʻōlinolino kiʻekiʻe, e like me Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs).

·Nā Hoʻomohala Hou: ʻO ka hana a U. Keller ma nā hui alapine optical mai nā lasers solid-state ultrafast a me semiconductor e hāʻawi i ka ʻike i ka hana ʻana o nā hui alapine paʻa mai nā lasers solid-state diode-pumped a me semiconductor. He mea nui kēia holomua no nā noi ma ka metrology alapine optical.

Heluhelu Hou Aʻe:Nā hui alapine optical mai nā lasers solid-state ultrafast a me semiconductor

3. Nā Lasers Kinoea

·ʻO ka hoʻopili ʻana i ka ʻike maka i nā lasers kinoea: Hoʻohana kekahi mau ʻano lasers kinoea, e like me nā lasers mahu alkali, i ka hoʻopili ʻana i ka ʻike maka. Hoʻohana pinepine ʻia kēia mau lasers i nā noi e pono ai nā kumu kukui kūlike me nā waiwai kikoʻī.

 

 

Nā Kumu no ka Pumping Optical

Nā kukui hoʻokuʻuʻO ka mea maʻamau i nā lasers i hoʻoulu ʻia e ke kukui, hoʻohana ʻia nā kukui hoʻokuʻu no ko lākou mana kiʻekiʻe a me ka laulā ākea. Ua hoʻomohala ʻo YA Mandryko et al. i kahi kumu hoʻohālike mana o ka hana hoʻokuʻu arc impulse i nā kukui xenon pumping optical media ikaika o nā lasers solid-state. Kōkua kēia kumu hoʻohālike i ka hoʻonui ʻana i ka hana o nā kukui pumping impulse, he mea nui no ka hana laser kūpono.

Nā Diode Laser:Hoʻohana ʻia i nā lasers diode-pumped, hāʻawi nā diodes laser i nā pono e like me ka hana kiʻekiʻe, ka nui compact, a me ka hiki ke hoʻonohonoho pono ʻia.

Heluhelu hou aku:He aha ka diode laser?

Nā kukui uilaʻO nā kukui uila he mau kumu kukui ākea a ikaika hoʻi i hoʻohana pinepine ʻia no ka hoʻoulu ʻana i nā lasers solid-state, e like me ka ruby ​​a i ʻole Nd:YAG lasers. Hāʻawi lākou i kahi pahū kukui kiʻekiʻe e hoʻonāukiuki i ka medium laser.

Nā kukui ʻākuhiE like me nā kukui uila akā i hoʻolālā ʻia no ka hana mau, hāʻawi nā kukui arc i kahi kumu paʻa o ka mālamalama ikaika. Hoʻohana ʻia lākou i nā noi kahi e pono ai ka hana laser nalu mau (CW).

Nā LED (Nā Diode Hoʻopuka Mālamalama)ʻOiai ʻaʻole maʻamau e like me nā diode laser, hiki ke hoʻohana ʻia nā LED no ka pamu optical i kekahi mau noi mana haʻahaʻa. He pono lākou ma muli o ko lākou ola lōʻihi, ke kumukūʻai haʻahaʻa, a me ka loaʻa ʻana i nā nalu like ʻole.

Ma kekahi mau hoʻonohonoho hoʻokolohua, ua hoʻohana ʻia ka lā i hoʻopaʻa ʻia ma ke ʻano he kumu pamu no nā lasers i hoʻopili ʻia e ka lā. Hoʻohana kēia ʻano hana i ka ikehu o ka lā, e lilo ia i kumu hou a kūpono hoʻi i ke kumukūʻai, ʻoiai ʻaʻole ia he mea hiki ke kaohi ʻia a emi iki ka ikaika ke hoʻohālikelike ʻia me nā kumu kukui artificial.

Nā Diode Laser i Hoʻopili ʻia me ka FiberʻO kēia nā diode laser i hoʻopili ʻia i nā olonā optical, e hāʻawi ana i ke kukui pamu me ka ʻoi aku ka maikaʻi i ka medium laser. He mea pono loa kēia ʻano hana i nā lasers fiber a i nā kūlana kahi e koʻikoʻi ai ka hāʻawi pololei ʻana o ke kukui pamu.

Nā Lasers ʻē aʻeI kekahi manawa, hoʻohana ʻia kekahi laser e pamu i kekahi. No ka laʻana, hiki ke hoʻohana ʻia kahi laser Nd: YAG i pāpālua ʻia i ke alapine (frequency-dual) e pamu i kahi laser dye. Hoʻohana pinepine ʻia kēia ʻano hana ke koi ʻia nā nalu kikoʻī no ke kaʻina hana pamu i hiki ʻole ke hoʻokō maʻalahi ʻia me nā kumu kukui maʻamau. 

 

ʻO ka laser paʻa-kūlana i hoʻopili ʻia e ka diode

Puna Ikehu MuaHoʻomaka ke kaʻina hana me kahi laser diode, ka mea e lawelawe ma ke ʻano he kumu pamu. Koho ʻia nā lasers diode no ko lākou pono, ka nui liʻiliʻi, a me ka hiki ke hoʻopuka i ka mālamalama ma nā nalu kikoʻī.

Kukui Pamu:Hoʻopuka ka laser diode i ka mālamalama i omo ʻia e ka medium loaʻa paʻa. Hoʻopilikino ʻia ka nalu o ka laser diode e kūlike me nā ʻano omo o ka medium loaʻa.

Kūlana PaʻaLoaʻa Waena

Mea Hana:ʻO ka mea loaʻa i nā lasers DPSS he mea paʻa ia e like me Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), a i ʻole Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet).

Hoʻopili ʻana:Hoʻohui ʻia kēia mau mea me nā ion honua laha ʻole (e like me Nd a i ʻole Yb), ʻo ia nā ion laser hana.

 

Ka Hoʻopili ʻana i ka Ikehu a me ka Hoʻonāukiuki:Ke komo ke kukui pamu mai ka laser diode i ka medium gain, hoʻopili nā ion honua laha ʻole i kēia ikehu a hoʻonāukiuki ʻia i nā kūlana ikehu kiʻekiʻe.

Hoʻohuli Helu Kanaka

Ke hoʻokō nei i ka hoʻohuli ʻana o ka heluna kanaka:ʻO ke kī i ka hana laser ka hoʻokō ʻana i kahi inversion heluna kanaka i loko o ka gain medium. ʻO ke ʻano kēia, ʻoi aku ka nui o nā ions i loko o kahi kūlana hoʻonāukiuki ma mua o ke kūlana honua.

Hoʻokuʻu ʻia ʻana:Ke hoʻokō ʻia ka hoʻohuli ʻana o ka heluna kanaka, ʻo ka hoʻokomo ʻana o kahi photon e pili ana i ka ʻokoʻa ikehu ma waena o nā kūlana i hoʻonāukiuki ʻia a me nā kūlana honua hiki ke hoʻoulu i nā ions i hoʻonāukiuki ʻia e hoʻi i ke kūlana honua, e hoʻopuka ana i kahi photon i ke kaʻina hana.

 

Mea Hoʻohui ʻŌnaehana

Nā Aniani: Hoʻokomo ʻia ka mea loaʻa i loko o kahi resonator optical, i hana pinepine ʻia e ʻelua mau aniani ma kēlā me kēia wēlau o ka mea.

Manaʻo Hoʻihoʻi a me ka Hoʻonui ʻana: He ʻālohilohi loa kekahi o nā aniani, a he ʻālohilohi hapa kekahi. Lele nā ​​​​photons i mua a i hope ma waena o kēia mau aniani, e hoʻoulu ana i nā hoʻokuʻu ʻana a hoʻonui i ka mālamalama.

 

Hoʻokuʻu ʻana o ka Laser

Mālamalama Kūpono: He kūlike nā photons i hoʻopuka ʻia, ʻo ia hoʻi aia lākou i ka pae a he like ka nalu like.

Hana: ʻAe ke aniani ʻālohilohi hapa i kekahi o kēia mālamalama e hele, e hana ana i ke kukuna laser e puka ana i waho o ka laser DPSS.

 

Nā ʻAno Hoʻopili ʻAoʻao: ʻAoʻao vs. Hopena ʻAoʻao

 

ʻAno Hoʻopumu Wehewehena Nā noi Nā Pōmaikaʻi Nā pilikia
ʻAoʻao Pumping Ua hoʻokomo ʻia ke kukui pamu i kū pololei i ka waena laser Nā lasers koʻokoʻo a i ʻole fiber Hoʻolaha like ʻana o ke kukui pamu, kūpono no nā noi mana kiʻekiʻe Ka hoʻolaha loaʻa like ʻole, ka maikaʻi o ke kukuna haʻahaʻa
Hoʻopau i ka hoʻopumu ʻana Ke kuhikuhi ʻia nei ke kukui pamu ma ke axis like me ke kukuna laser Nā lasers paʻa-mokuʻāina e like me Nd:YAG Ka hoʻolaha like ʻana o ka loaʻa, ke kiʻekiʻe o ka maikaʻi o ke kukuna Hoʻonohonoho paʻakikī, hoʻolaha wela ʻole i nā lasers mana kiʻekiʻe

Nā Pono no ke Kukui Pamu Kūpono

 

Koi Koʻikoʻi Hopena/Kaulike Nā Memo Hou Aʻe
Kūpono o ka Spectrum Pono ka lōʻihi o ka nalu e kūlike me ka spectrum absorption o ka medium laser Hoʻomaopopo i ka hoʻopili pono ʻana a me ka hoʻohuli ʻana o ka heluna kanaka -
Ka ikaika Pono e lawa ke kiʻekiʻe no ka pae hoʻonāukiuki i makemake ʻia Hiki i nā ikaika kiʻekiʻe loa ke hōʻino i ka wela; ʻaʻole hiki i ka haʻahaʻa loa ke hoʻokō i ka hoʻohuli ʻana o ka heluna kanaka -
Ka maikaʻi o ke kukuna He mea koʻikoʻi loa ia i nā lasers i hoʻopau ʻia i ka hopena Hoʻomaopopo i ka hoʻopili pono ʻana a hāʻawi i ka maikaʻi o ke kukuna laser i hoʻopuka ʻia He mea koʻikoʻi ke ʻano o ke kukuna kiʻekiʻe no ka hoʻopili pololei ʻana o ka mālamalama pamu a me ka nui o ke ʻano laser
Polarization Pono no nā pāpaho me nā waiwai anisotropic Hoʻonui i ka pono o ka absorption a hiki ke hoʻopilikia i ka polarization kukui laser i hoʻopuka ʻia Pono paha ke kūlana polarization kikoʻī
Walaʻau ikaika He mea nui nā pae walaʻau haʻahaʻa Hiki i nā loli i ka ikaika o ka mālamalama pamu ke hoʻopilikia i ka maikaʻi a me ke kūpaʻa o ka hoʻopuka laser He mea nui no nā noi e pono ai ke kūpaʻa kiʻekiʻe a me ka pololei
Noi Laser pili
Nā Huahana Pili

Ka manawa hoʻouna: Dec-01-2023