Đặc điểm chính của môi trường khuếch đại laser

Các đặc điểm chính của phương tiện khuếch đại laser là gì?

Môi trường khuếch đại laser, còn được gọi là chất hoạt động bằng laser, dùng để chỉ hệ thống vật liệu được sử dụng để đạt được sự đảo ngược quần thể hạt và tạo ra bức xạ kích thích để đạt được sự khuếch đại ánh sáng. Nó là thành phần cốt lõi của tia laser, mang một số lượng lớn nguyên tử hoặc phân tử, những nguyên tử hoặc phân tử này dưới sự kích thích của năng lượng bên ngoài, có thể chuyển sang trạng thái kích thích và thông qua bức xạ kích thích giải phóng các photon, do đó tạo thành mộtánh sáng laze. Môi trường khuếch đại laser có thể là vật liệu rắn, lỏng, khí hoặc bán dẫn.
Trong laser trạng thái rắn, môi trường khuếch đại thường được sử dụng là các tinh thể pha tạp ion đất hiếm hoặc các ion kim loại chuyển tiếp, chẳng hạn như tinh thể Nd: YAG, tinh thể Nd: YVO4, v.v. Trong laser lỏng, thuốc nhuộm hữu cơ thường được sử dụng làm môi trường khuếch đại. Laser khí sử dụng khí làm môi trường khuếch đại, chẳng hạn như khí carbon dioxide trong laser carbon dioxide, khí helium và neon trong laser helium-neon.Laser bán dẫnsử dụng vật liệu bán dẫn làm môi trường khuếch đại, chẳng hạn như gali arsenide (GaAs).
Các đặc điểm chính của môi trường khuếch đại laser bao gồm:
Cấu trúc mức năng lượng: Các nguyên tử hoặc phân tử trong môi trường khuếch đại cần phải có cấu trúc mức năng lượng phù hợp để đạt được sự đảo ngược dân số dưới sự kích thích của năng lượng bên ngoài. Điều này thường có nghĩa là sự chênh lệch năng lượng giữa mức năng lượng cao hơn và thấp hơn cần phải phù hợp với năng lượng photon của một bước sóng cụ thể.

Tính chất chuyển tiếp: Các nguyên tử hoặc phân tử ở trạng thái kích thích cần phải có tính chất chuyển tiếp ổn định để giải phóng các photon kết hợp trong quá trình bức xạ kích thích. Điều này đòi hỏi môi trường khuếch đại phải có hiệu suất lượng tử cao và tổn thất thấp.
Độ ổn định nhiệt và độ bền cơ học: Trong các ứng dụng thực tế, môi trường khuếch đại cần chịu được ánh sáng bơm và đầu ra laser công suất cao, do đó nó cần có độ ổn định nhiệt và độ bền cơ học tốt.
Chất lượng quang học: Chất lượng quang học của môi trường khuếch đại rất quan trọng đối với hiệu suất của laser. Nó cần phải có độ truyền ánh sáng cao và tổn thất tán xạ thấp để đảm bảo chất lượng và độ ổn định của chùm tia laser. Việc lựa chọn phương tiện khuếch đại laser phụ thuộc vào yêu cầu ứng dụng củatia laze, bước sóng làm việc, công suất đầu ra và các yếu tố khác. Bằng cách tối ưu hóa vật liệu và cấu trúc của môi trường khuếch đại, hiệu suất và hiệu quả của laser có thể được cải thiện hơn nữa.