“Trái tim” của laser: môi trường khuếch đại

“Trái tim” của laser: môi trường khuếch đại
In công nghệ laser, cáimôi trường khuếch đại laser(còn được gọi là môi trường hoạt tính hoặc chất làm việc của laser) là thành phần cốt lõi của laser.tia laserNó đạt được sự đảo ngược số lượng hạt thông qua quá trình bơm, cung cấp khả năng khuếch đại ánh sáng, bù đắp tổn thất trong khoang cộng hưởng, và do đó tạo ra đầu ra laser kết hợp. Nếu không có môi trường khuếch đại phù hợp, sẽ không có laser hiệu quả.
1. Khái niệm cơ bản và nguyên lý hoạt động của phương tiện khuếch đại.
Chức năng của môi trường khuếch đại là khuếch đại công suất quang học thông qua phát xạ kích thích. Thông thường, cần có sự bơm năng lượng từ bên ngoài (bơm quang học hoặc bơm điện) để cung cấp năng lượng nhằm đạt được sự đảo ngược năng lượng của các hạt ở mức năng lượng cao hơn.
2. Yêu cầu đối với phương tiện khuếch đại tín hiệu chất lượng cao:
Không phải tất cả các vật liệu đều có thể được sử dụng làm môi trường khuếch đại. Các yêu cầu chính: Chuyển tiếp laser: Có tiết diện phát xạ mạnh (σ_em) trong dải bước sóng mục tiêu. Độ trong suốt cao: Vật liệu nền trong suốt đối với bước sóng laser và bước sóng bơm. Hấp thụ bơm hiệu quả: Phù hợp với nguồn bơm có sẵn (chẳng hạn như LD 808 nm bơm Nd:YAG). Thời gian sống mức trên (T): Thời gian sống dài có lợi cho chuyển mạch Q, thời gian sống ngắn có lợi cho điều chế. Hiệu suất lượng tử cao: Độ dập tắt thấp, hấp thụ trạng thái kích thích thấp. Tích σ·T cao: Đạt được độ khuếch đại cao và ngưỡng thấp. Băng thông khuếch đại rộng: Có lợi cho điều chỉnh bước sóng và xung cực ngắn. Tính chất nhiệt và cơ học: Độ dẫn nhiệt cao, hệ số quang nhiệt thấp, ngưỡng hư hỏng cao. Khác: Độ ổn định hóa học, không hút ẩm, ngưỡng hư hỏng cao. Những yêu cầu này thường mâu thuẫn với nhau. Ví dụ, băng thông rộng thường có nghĩa là tiết diện thấp hơn, và điều này đòi hỏi sự đánh đổi trong các kịch bản ứng dụng.
Môi trường khuếch đại là yếu tố quyết định.hiệu suất laserTừ laser Nd:YAG cổ điển đến các sợi quang công suất cao hiện đại, những tiến bộ trong vật liệu đã liên tục mở rộng các ứng dụng của laser. Trong thiết kế thực tế, mô phỏng số thường được yêu cầu để tối ưu hóa nồng độ pha tạp, sơ đồ bơm, v.v.