Каковы основные характеристики лазерных усиливающих сред?
Лазерная активная среда, также известная как рабочее вещество лазера, относится к системе материалов, используемой для достижения инверсии населённости частиц и генерации стимулированного излучения для усиления света. Она является основным компонентом лазера, несущим большое количество атомов или молекул. Под воздействием внешней энергии эти атомы или молекулы могут переходить в возбуждённое состояние и посредством возбуждённого излучения испускать фотоны, образуялазерный светСредой усиления лазера может быть твердый, жидкий, газообразный или полупроводниковый материал.
В твердотельных лазерах в качестве активной среды обычно используются кристаллы, легированные ионами редкоземельных или переходных металлов, например, кристаллы Nd:YAG, Nd:YVO4 и др. В жидкостных лазерах в качестве активной среды часто используются органические красители. В газовых лазерах в качестве активной среды используется газ, например, углекислый газ в углекислотных лазерах и гелий и неон в гелий-неоновых лазерах.Полупроводниковые лазерыиспользовать в качестве активной среды полупроводниковые материалы, такие как арсенид галлия (GaAs).
Основные характеристики активной среды лазера включают в себя:
Структура энергетических уровней: атомы или молекулы в среде усиления должны иметь подходящую структуру энергетических уровней для достижения инверсии заселённости при возбуждении внешней энергией. Обычно это означает, что разность энергий между верхним и нижним энергетическими уровнями должна соответствовать энергии фотона определённой длины волны.
Переходные свойства: Атомы или молекулы в возбуждённых состояниях должны обладать стабильными переходными свойствами для испускания когерентных фотонов при возбуждённом излучении. Для этого требуется, чтобы активная среда обладала высокой квантовой эффективностью и низкими потерями.
Термическая стабильность и механическая прочность: на практике усилительная среда должна выдерживать высокую мощность световой накачки и лазерного излучения, поэтому она должна обладать хорошей термической стабильностью и механической прочностью.
Оптическое качество: Оптическое качество усиливающей среды критически важно для производительности лазера. Для обеспечения качества и стабильности лазерного луча она должна обладать высоким светопропусканием и низкими потерями на рассеяние. Выбор усиливающей среды лазера зависит от требований к применению.лазер, рабочей длины волны, выходной мощности и других факторов. Оптимизация материала и структуры активной среды позволяет дополнительно улучшить производительность и эффективность лазера.
Время публикации: 04 ноября 2024 г.