ໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວຂອງມັນ, ການສູບເລເຊີແມ່ນຂະບວນການຂອງພະລັງງານຂະຫນາດກາງເພື່ອບັນລຸສະຖານະທີ່ມັນສາມາດປ່ອຍແສງເລເຊີໄດ້. ນີ້ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນເຮັດໄດ້ໂດຍການສີດແສງສະຫວ່າງຫຼືກະແສໄຟຟ້າເຂົ້າໄປໃນຂະຫນາດກາງ, ຕື່ນເຕັ້ນປະລໍາມະນູຂອງຕົນແລະນໍາໄປສູ່ການການປ່ອຍອາຍພິດຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ສອດຄ່ອງກັນ. ຂະບວນການພື້ນຖານນີ້ໄດ້ພັດທະນາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍນັບຕັ້ງແຕ່ການມາຮອດຂອງເລເຊີທໍາອິດໃນກາງສະຕະວັດທີ 20.
ໃນຂະນະທີ່ມັກຈະສ້າງແບບຈໍາລອງໂດຍສົມຜົນອັດຕາ, ການສູບເລເຊີແມ່ນພື້ນຖານຂະບວນການກົນຈັກ quantum. ມັນກ່ຽວຂ້ອງກັບການໂຕ້ຕອບທີ່ສັບສົນລະຫວ່າງໂຟຕອນແລະໂຄງສ້າງປະລໍາມະນູຫຼືໂມເລກຸນຂອງຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບ. ຮູບແບບຂັ້ນສູງພິຈາລະນາປະກົດການຕ່າງໆເຊັ່ນ Rabi oscillations, ເຊິ່ງໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຫຼາຍກ່ຽວກັບການໂຕ້ຕອບເຫຼົ່ານີ້.
ການສູບເລເຊີແມ່ນຂະບວນການທີ່ພະລັງງານ, ໂດຍປົກກະຕິໃນຮູບແບບຂອງແສງສະຫວ່າງຫຼືກະແສໄຟຟ້າ, ໄດ້ຖືກສະຫນອງໃຫ້ແກ່ຂະຫນາດກາງການໄດ້ຮັບຂອງເລເຊີເພື່ອຍົກລະດັບອະຕອມຫຼືໂມເລກຸນຂອງມັນໄປສູ່ສະຖານະພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ. ການໂອນພະລັງງານນີ້ແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການບັນລຸການປີ້ນກັບກັນຂອງປະຊາກອນ, ລັດທີ່ອະນຸພາກຕື່ນເຕັ້ນຫຼາຍກ່ວາຢູ່ໃນສະພາບພະລັງງານຕ່ໍາ, ເຮັດໃຫ້ຂະຫນາດກາງຂະຫຍາຍແສງສະຫວ່າງໂດຍຜ່ານການປ່ອຍອາຍພິດກະຕຸ້ນ. ຂະບວນການດັ່ງກ່າວປະກອບດ້ວຍປະຕິສໍາພັນ quantum intricate, ມັກຈະສ້າງແບບຈໍາລອງໂດຍຜ່ານສົມຜົນອັດຕາຫຼືໂຄງຮ່າງການກົນຈັກ quantum ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານຫຼາຍ. ລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນປະກອບມີທາງເລືອກຂອງແຫຼ່ງປັ໊ມ (ເຊັ່ນ: diodes laser ຫຼືໂຄມໄຟປ່ອຍ), ເລຂາຄະນິດຂອງປັ໊ມ (ດ້ານຂ້າງຫຼືທໍ່ສຸດທ້າຍ), ແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຄຸນລັກສະນະຂອງແສງສະຫວ່າງຂອງປັ໊ມ (spectrum, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນ, ຄຸນນະພາບ beam, polarization) ເພື່ອໃຫ້ກົງກັບຄວາມຕ້ອງການສະເພາະຂອງເຄື່ອງສູບນ້ໍາ. ໄດ້ຮັບຂະຫນາດກາງ. ການສູບເລເຊີແມ່ນພື້ນຖານໃນປະເພດເລເຊີຕ່າງໆ, ລວມທັງເຄື່ອງແຂງ, ເຊມິຄອນດັກເຕີ, ແລະເລເຊີອາຍແກັສ, ແລະເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບການປະຕິບັດງານທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະປະສິດທິພາບຂອງເລເຊີ.
ແນວພັນຂອງ Laser Pumped Optically
1. Solid-State Lasers ກັບ Doped Insulators
· ພາບລວມ:ເລເຊີເຫຼົ່ານີ້ໃຊ້ຕົວກາງທີ່ມີ insulating ໄຟຟ້າແລະອີງໃສ່ການສູບ optical ເພື່ອ energize laser-active ions. ຕົວຢ່າງທົ່ວໄປແມ່ນ neodymium ໃນເລເຊີ YAG.
·ການຄົ້ນຄວ້າຫຼ້າສຸດ:ການສຶກສາໂດຍ A. Antipov et al. ປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບເລເຊີທີ່ຢູ່ໃກ້ກັບ IR ແຂງຂອງລັດສໍາລັບການປໍ້າ optical spin-exchange. ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງເຕັກໂນໂລຊີ laser ລັດແຂງ, ໂດຍສະເພາະໃນ spectrum ໃກ້ອິນຟາເລດ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກເຊັ່ນ: ຮູບພາບທາງການແພດແລະໂທລະຄົມນາຄົມ.
ອ່ານເພີ່ມເຕີມ:Solid-State Near-IR Laser ສໍາລັບ Spin-Exchange Optical Pumping
2. ເລເຊີ semiconductor
·ຂໍ້ມູນທົ່ວໄປ: ໂດຍປົກກະຕິການສູບໄຟຟ້າ, ເລເຊີ semiconductor ຍັງສາມາດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກການສູບ optical, ໂດຍສະເພາະໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ເຊັ່ນ: Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs).
·ການພັດທະນາທີ່ຜ່ານມາ: ການເຮັດວຽກຂອງ U. Keller ກ່ຽວກັບ combs ຄວາມຖີ່ optical ຈາກ lasers ແຂງລັດ ultrafast ແລະ semiconductor ສະຫນອງຄວາມເຂົ້າໃຈໃນການຜະລິດຂອງ combs ຄວາມຖີ່ທີ່ຫມັ້ນຄົງຈາກ lasers diode-pumped solid-state ແລະ semiconductor. ຄວາມກ້າວຫນ້ານີ້ແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນ metrology ຄວາມຖີ່ optical.
ອ່ານເພີ່ມເຕີມ:combs ຄວາມຖີ່ optical ຈາກ lasers ແຂງລັດ ultrafast ແລະ semiconductor
3. Gas Lasers
·Optical Pumping in Gas Lasers: ບາງປະເພດຂອງ lasers ອາຍແກັສ, ເຊັ່ນ lasers vapor alkali, ການນໍາໃຊ້ optical pumping. ເລເຊີເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ສອດຄ່ອງກັນກັບຄຸນສົມບັດສະເພາະ.
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນສໍາລັບ Optical Pumping
ໂຄມໄຟປ່ອຍ: ທົ່ວໄປໃນ lasers ສູບໂຄມໄຟ, ໂຄມໄຟປ່ອຍໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບພະລັງງານສູງຂອງເຂົາເຈົ້າແລະ spectrum ກວ້າງ. YA Mandryko et al. ພັດທະນາຮູບແບບພະລັງງານຂອງການຜະລິດກະແສໄຟຟ້າແຮງດັນໄຟຟ້າໃນໂຄມໄຟ xenon optical pumping ສື່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງເລເຊີແຂງລັດ. ຮູບແບບນີ້ຊ່ວຍເພີ່ມປະສິດທິພາບການເຮັດວຽກຂອງໂຄມໄຟສູບນ້ໍາ impulse, ສໍາຄັນສໍາລັບການດໍາເນີນງານເລເຊີທີ່ມີປະສິດທິພາບ.
ໄດໂອດເລເຊີ:ໃຊ້ໃນ lasers diode-pumped, laser diodes ສະເຫນີຂໍ້ດີເຊັ່ນ: ປະສິດທິພາບສູງ, ຂະຫນາດກະທັດຮັດ, ແລະຄວາມສາມາດໃນການປັບລະອຽດ.
ອ່ານເພີ່ມເຕີມ:laser diode ແມ່ນຫຍັງ?
ໂຄມໄຟແຟລັດ: ໂຄມໄຟແຟລດແມ່ນແຫຼ່ງແສງທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ, ກວ້າງໃຫຍ່ທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປສໍາລັບການສູບເລເຊີຂອງລັດແຂງ, ເຊັ່ນ: lasers ruby ຫຼື Nd:YAG. ພວກເຂົາເຈົ້າສະຫນອງການລະເບີດຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ຕື່ນເຕັ້ນຂະຫນາດກາງເລເຊີ.
ໂຄມໄຟ Arc: ຄ້າຍກັບໂຄມໄຟແຟລດແຕ່ອອກແບບມາເພື່ອການເຮັດວຽກຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ໂຄມໄຟອາກໃຫ້ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນ. ພວກມັນຖືກນໍາໃຊ້ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວເລເຊີຄື້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ (CW) ແມ່ນຕ້ອງການ.
ໄຟ LED (ໄດໂອດປ່ອຍແສງ): ໃນຂະນະທີ່ບໍ່ແມ່ນທົ່ວໄປຄືກັບ laser diodes, LEDs ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການສູບ optical ໃນບາງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພະລັງງານຕ່ໍາ. ພວກເຂົາມີປະໂຫຍດອັນເນື່ອງມາຈາກຊີວິດຍາວ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ແລະມີຢູ່ໃນຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຕ່າງໆ.
ແສງແດດ: ໃນບາງຊຸດທົດລອງ, ແສງແດດທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງສູບສໍາລັບ lasers ສູບແສງອາທິດ. ວິທີການນີ້ harnesses ພະລັງງານແສງຕາເວັນ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນແຫຼ່ງທົດແທນແລະປະສິດທິພາບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນຄວບຄຸມຫນ້ອຍແລະແຮງຫນ້ອຍເມື່ອທຽບກັບແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງປອມ.
Fiber-Coupled Laser Diodes: ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນ laser diodes ບວກໃສ່ກັບເສັ້ນໄຍ optical, ເຊິ່ງສົ່ງແສງສະຫວ່າງ pump ໄດ້ປະສິດທິພາບຫຼາຍກັບຂະຫນາດກາງ laser ໄດ້. ວິທີການນີ້ແມ່ນເປັນປະໂຫຍດໂດຍສະເພາະໃນເລເຊີເສັ້ນໄຍແລະໃນສະຖານະການທີ່ການຈັດສົ່ງແສງສະຫວ່າງຂອງປັ໊ມແມ່ນສໍາຄັນ.
ເລເຊີອື່ນໆ: ບາງຄັ້ງ, ເລເຊີອັນໜຶ່ງຖືກໃຊ້ເພື່ອສູບອີກອັນໜຶ່ງ. ຕົວຢ່າງ, Nd ຄວາມຖີ່ສອງເທົ່າ: ເລເຊີ YAG ອາດຈະຖືກໃຊ້ເພື່ອສູບເລເຊີສີຍ້ອມ. ວິທີການນີ້ມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ໃນເວລາທີ່ຄວາມຍາວຄື່ນສະເພາະແມ່ນຕ້ອງການສໍາລັບຂະບວນການສູບນ້ໍາທີ່ບໍ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ງ່າຍກັບແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທໍາມະດາ.
ໄດໂອດ-ສູບເລເຊີແຂງ-ລັດ
ແຫຼ່ງພະລັງງານເບື້ອງຕົ້ນ: ຂະບວນການເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍ laser diode, ເຊິ່ງເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນແຫຼ່ງປັ໊ມ. Diode lasers ໄດ້ຖືກເລືອກສໍາລັບປະສິດທິພາບຂອງເຂົາເຈົ້າ, ຂະຫນາດກະທັດລັດ, ແລະຄວາມສາມາດໃນການປ່ອຍແສງຢູ່ໃນ wavelengths ສະເພາະ.
Pump Light:ໄດໂອດເລເຊີ emits ແສງສະຫວ່າງທີ່ຖືກດູດຊຶມໂດຍຂະຫນາດກາງການໄດ້ຮັບຂອງແຂງ. ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຂອງ laser diode ແມ່ນເຫມາະສົມກັບລັກສະນະການດູດຊຶມຂອງຂະຫນາດກາງໄດ້ຮັບ.
Solid-Stateໄດ້ຮັບຂະຫນາດກາງ
ວັດສະດຸ:ຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບໃນເລເຊີ DPSS ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວແມ່ນວັດສະດຸຂອງລັດແຂງເຊັ່ນ Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), ຫຼື Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet).
Doping:ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ຖືກ doped ດ້ວຍ ions ທີ່ຫາຍາກໃນແຜ່ນດິນໂລກ (ເຊັ່ນ: Nd ຫຼື Yb), ເຊິ່ງເປັນ ion laser ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.
ການດູດຊຶມພະລັງງານ ແລະ ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນ:ໃນເວລາທີ່ແສງສະຫວ່າງ pump ຈາກ laser diode ເຂົ້າໄປໃນຂະຫນາດກາງໄດ້ຮັບ, ion ທີ່ຫາຍາກໃນແຜ່ນດິນໂລກດູດເອົາພະລັງງານນີ້ແລະໄດ້ຮັບການຕື່ນເຕັ້ນກັບລັດພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ.
ປີ້ນກັບປະຊາກອນ
ບັນລຸການປີ້ນກັບປະຊາກອນ:ກຸນແຈຂອງການປະຕິບັດເລເຊີແມ່ນບັນລຸການປີ້ນກັບປະຊາກອນໃນຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າ ions ຫຼາຍຢູ່ໃນສະພາບທີ່ຕື່ນເຕັ້ນກ່ວາຢູ່ໃນສະພາບດິນ.
ການປ່ອຍອາຍພິດທີ່ກະຕຸ້ນ:ເມື່ອການຫັນປ່ຽນຂອງປະຊາກອນບັນລຸໄດ້, ການແນະນໍາຂອງ photon ທີ່ສອດຄ້ອງກັນກັບຄວາມແຕກຕ່າງຂອງພະລັງງານລະຫວ່າງລັດຕື່ນເຕັ້ນແລະດິນສາມາດກະຕຸ້ນໃຫ້ ions ຕື່ນເຕັ້ນກັບຄືນສູ່ສະພາບດິນ, ປ່ອຍ photon ໃນຂະບວນການ.
Optical Resonator
ກະຈົກ: ເຄື່ອງຮັບແສງແມ່ນວາງໄວ້ພາຍໃນເຄື່ອງສະທ້ອນແສງ, ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນປະກອບດ້ວຍກະຈົກສອງອັນຢູ່ປາຍຂອງສື່ກາງ.
ຄໍາຕິຊົມແລະການຂະຫຍາຍ: ຫນຶ່ງໃນກະຈົກແມ່ນສະທ້ອນສູງ, ແລະອີກດ້ານຫນຶ່ງແມ່ນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນບາງສ່ວນ. Photons bounce ກັບໄປມາລະຫວ່າງກະຈົກເຫຼົ່ານີ້, ກະຕຸ້ນການປ່ອຍອາຍພິດເພີ່ມເຕີມແລະຂະຫຍາຍແສງສະຫວ່າງ.
ການປ່ອຍແສງເລເຊີ
Coherent Light: ໂຟຕອນທີ່ຖືກປ່ອຍອອກມາແມ່ນສອດຄ່ອງກັນ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າພວກມັນຢູ່ໃນໄລຍະແລະມີຄວາມຍາວຄື່ນດຽວກັນ.
ຜົນອອກມາ: ກະຈົກສະທ້ອນແສງບາງສ່ວນອະນຸຍາດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງນີ້ຜ່ານ, ປະກອບເປັນເລເຊີທີ່ອອກຈາກເລເຊີ DPSS.
Pumping Geometries: Side vs. End Pumping
ວິທີການສູບນ້ໍາ | ລາຍລະອຽດ | ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ | ຂໍ້ດີ | ສິ່ງທ້າທາຍ |
---|---|---|---|---|
ການສູບນ້ໍາຂ້າງ | Pump light ນໍາສະເຫນີ perpendicular ກັບຂະຫນາດກາງ laser ໄດ້ | Rod ຫຼື lasers ເສັ້ນໄຍ | ການແຜ່ກະຈາຍເອກະພາບຂອງແສງສະຫວ່າງປັ໊ມ, ເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີພະລັງງານສູງ | ການແຜ່ກະຈາຍການເພີ່ມຂຶ້ນທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບ, ຄຸນນະພາບຂອງລໍາຕ່ໍາ |
ສິ້ນສຸດການສູບ | Pump light ມຸ້ງໄປຕາມແກນດຽວກັນກັບ beam laser ໄດ້ | ເລເຊີ Solid-state ເຊັ່ນ Nd:YAG | ການແຜ່ກະຈາຍຂອງເອກະພາບ, ຄຸນນະພາບ beam ສູງຂຶ້ນ | ການຈັດຕໍາແຫນ່ງທີ່ຊັບຊ້ອນ, ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ມີປະສິດທິພາບຫນ້ອຍໃນເລເຊີທີ່ມີພະລັງງານສູງ |
ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບແສງສະຫວ່າງ Pump ປະສິດທິພາບ
ຄວາມຕ້ອງການ | ຄວາມສໍາຄັນ | ຜົນກະທົບ/ການດຸ່ນດ່ຽງ | ບັນທຶກເພີ່ມເຕີມ |
---|---|---|---|
ຄວາມເໝາະສົມ Spectrum | ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຕ້ອງກົງກັບສະເປກຂອງການດູດຊຶມຂອງເລເຊີຂະໜາດກາງ | ຮັບປະກັນການດູດຊຶມທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະການປີ້ນກັບປະຊາກອນທີ່ມີປະສິດທິພາບ | - |
ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ | ຕ້ອງສູງພໍສໍາລັບລະດັບຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ຕ້ອງການ | ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງເກີນໄປສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍຕໍ່ຄວາມຮ້ອນ; ຕໍ່າເກີນໄປຈະບໍ່ບັນລຸການປີ້ນກັບປະຊາກອນ | - |
ຄຸນນະພາບ Beam | ໂດຍສະເພາະແມ່ນສໍາຄັນໃນ lasers ສິ້ນສຸດສູບ | ຮັບປະກັນການ coupling ປະສິດທິພາບແລະປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນຄຸນນະພາບຂອງແສງ laser beam | ຄຸນນະພາບຂອງ beam ສູງແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການຊ້ອນກັນທີ່ຊັດເຈນຂອງແສງ pump ແລະປະລິມານຮູບແບບ laser |
Polarization | ຕ້ອງການສໍາລັບສື່ທີ່ມີຄຸນສົມບັດ anisotropic | ເພີ່ມປະສິດທິພາບການດູດຊືມແລະສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ແສງເລເຊີຂົ້ວໂລກທີ່ປ່ອຍອອກມາ | ສະຖານະ polarization ສະເພາະອາດຈະມີຄວາມຈໍາເປັນ |
ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສິ່ງລົບກວນ | ລະດັບສຽງລົບກວນຕໍ່າແມ່ນສໍາຄັນ | ການເຫນັງຕີງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງສະຫວ່າງ pump ສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບຜົນຜະລິດ laser ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງ | ສໍາຄັນສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ |
ເວລາປະກາດ: ວັນທີ 01-01-2023