Laserns "hjärta": förstärkningsmedium

Laserns "hjärta": förstärkningsmedium
In laserteknik, denlaserförstärkningsmedium(även känt som aktivt medium eller laserarbetssubstans) är kärnkomponenten ilaserDen uppnår partikelantalsinversion genom pumpning, ger möjlighet till ljusförstärkning, kompenserar för förlusten i resonanskaviteten och genererar därigenom koherent laserutgång. Utan ett lämpligt förstärkningsmedium skulle det inte finnas någon effektiv laser.
1. Grundkonceptet och funktionsprincipen för förstärkningsmedia.
Funktionen hos förstärkningsmedier är att förstärka optisk effekt genom stimulerad emission. Vanligtvis krävs extern pumpning (optisk pumpning eller elektrisk pumpning) för att tillhandahålla energi för att uppnå en energiinversion av partiklarna på den övre nivån.
2. Krav för utmärkt förstärkningsmedia:
Inte alla material kan användas som förstärkningsmedia. Viktiga krav: Laserövergång: Det finns ett starkt emissionstvärsnitt (o_em) i målvåglängdsområdet. Hög transparens: Värdmaterialet är transparent för laser- och pumpvåglängderna. Effektiv pumpabsorption: Att matcha den tillgängliga pumpkällan (t.ex. 808 nm LD-pumpning Nd:YAG) är lämpligt för den övre livslängden (T): En lång livslängd är fördelaktig för Q-switching, en kort livslängd är fördelaktig för modulering. Hög kvantverkningsgrad: Låg släckning, låg absorption i exciterat tillstånd. Hög o·T-produkt: Uppnå hög förstärkning och lågt tröskelvärde. Bred förstärkningsbandbredd: Fördelaktigt för våglängdsinställning och ultrakorta pulser. Termiska och mekaniska egenskaper: Hög värmeledningsförmåga, låg termooptisk koefficient, högt skadetröskelvärde. Övrigt: Kemisk stabilitet, ingen hygroskopicitet, högt skadetröskelvärde. Dessa krav står ofta i konflikt med varandra. Till exempel innebär en bred bandbredd vanligtvis ett lägre tvärsnitt, och detta kräver en avvägning i tillämpningsscenarier.
Förstärkningsmediet är den avgörande faktorn förlaserprestandaFrån klassiska Nd:YAG-tekniker till moderna högpresterande optiska fibrer har materialframsteg kontinuerligt utökat lasrarnas tillämpningar. I praktisk design krävs ofta numeriska simuleringar för att optimera dopningskoncentrationer, pumpscheman etc.