Основные характеристики лазерной активной среды

Каковы основные характеристики сред усиления лазерного излучения?

Лазерная активная среда, также известная как рабочее вещество лазера, представляет собой материальную систему, используемую для инверсии населенности частиц и генерации стимулированного излучения для усиления света. Она является основным компонентом лазера, содержащим большое количество атомов или молекул. Эти атомы или молекулы под воздействием внешней энергии переходят в возбужденное состояние и посредством возбужденного излучения испускают фотоны, образуя таким образом лазерный луч.лазерный светВ качестве среды усиления лазерного излучения может выступать твердое тело, жидкость, газ или полупроводниковый материал.
В твердотельных лазерах в качестве активной среды обычно используются кристаллы, легированные ионами редкоземельных элементов или ионами переходных металлов, такие как кристаллы Nd:YAG, Nd:YVO4 и т. д. 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 лазерыВ качестве усиливающей среды используются полупроводниковые материалы, такие как арсенид галлия (GaAs).
Ключевые характеристики лазерной активной среды включают в себя:
Структура энергетических уровней: Атомы или молекулы в активной среде должны иметь подходящую структуру энергетических уровней, чтобы обеспечить изменение населенности под воздействием внешней энергии. Обычно это означает, что разница энергий между более высоким и более низким энергетическими уровнями должна соответствовать энергии фотона определенной длины волны.

Переходные свойства: Атомы или молекулы в возбужденных состояниях должны обладать стабильными переходными свойствами, чтобы испускать когерентные фотоны во время возбужденного излучения. Это требует, чтобы среда усиления обладала высокой квантовой эффективностью и низкими потерями.
Термическая стабильность и механическая прочность: В практических применениях активная среда должна выдерживать высокую мощность накачки и лазерного излучения, поэтому она должна обладать хорошей термической стабильностью и механической прочностью.
Оптическое качество: Оптическое качество активной среды имеет решающее значение для работы лазера. Она должна обладать высокой светопропускаемостью и низкими потерями на рассеяние, чтобы обеспечить качество и стабильность лазерного луча. Выбор активной среды для лазера зависит от требований конкретного применения.лазеррабочая длина волны, выходная мощность и другие факторы. Путем оптимизации материала и структуры активной среды можно дополнительно улучшить характеристики и эффективность лазера.