Viktiga egenskaper hos laserförstärkningsmedium

Vilka är de viktigaste egenskaperna hos laserförstärkningsmedia?

Laserförstärkningsmedium, även känt som laserarbetande ämne, hänvisar till det materialsystem som används för att uppnå partikelpopulationsinversion och generera stimulerad strålning för att uppnå ljusförstärkning. Det är kärnkomponenten i lasern, som bär ett stort antal atomer eller molekyler, dessa atomer eller molekyler under excitation av yttre energi, kan övergå till det upphetsade tillståndet och genom de upphetsade strålningen frisatt fotoner och därmed bilda enlaserljus. Laserförstärkningsmediet kan vara ett solid, flytande, gas- eller halvledarmaterial.
I lasrar med fast tillstånd är de vanligt använda förstärkningsmedierna kristaller dopade med sällsynta jordjoner eller övergångsmetalljoner, såsom ND: YAG-kristaller, ND: YVO4-kristaller, etc. I flytande lasrar används ofta organiska färgämnen som förstärkningsmedier. Gaslasrar använder gas som ett förstärkningsmedium, såsom koldioxidgas i koldioxidlasrar och helium- och neongas i helium-neon-lasrar.HalvledarlasrarAnvänd halvledarmaterial som förstärkningsmedium, såsom galliumarsenid (GAAS).
Nyckelegenskaperna för laserförstärkningsmediet inkluderar:
Energinivåstruktur: Atomerna eller molekylerna i förstärkningsmediet måste ha en lämplig energinivåstruktur för att uppnå en befolkningsomvändning under excitation av extern energi. Detta innebär vanligtvis att energiskillnaden mellan de högre och lägre energinivåerna måste matcha fotonenergin för en viss våglängd.

Övergångsegenskaper: Atomer eller molekyler i upphetsade tillstånd måste ha stabila övergångsegenskaper för att frigöra sammanhängande fotoner under upphetsad strålning. Detta kräver att förstärkningsmediet har hög kvanteffektivitet och låg förlust.
Termisk stabilitet och mekanisk styrka: I praktiska tillämpningar måste förstärkningsmediet tåla högeffektpumpsljus och laserutgång, så det måste ha god termisk stabilitet och mekanisk styrka.
Optisk kvalitet: Den optiska kvaliteten på förstärkningsmediet är avgörande för laserens prestanda. Den måste ha hög ljusöverföring och låg spridningsförlust för att säkerställa laserstrålens kvalitet och stabilitet. Valet av laserförstärkningsmedium beror på applikationskraven ilaser, arbetsvåglängd, utgångseffekt och andra faktorer. Genom att optimera materialets material och struktur kan laserens prestanda och effektivitet förbättras ytterligare.