Het "hart" van de laser: versterkingsmedium

Het "hart" van de laser: gainmedium
In lasertechnologie, delaser gainmedium(ook wel actief medium of laserwerkstof genoemd) is het kernbestanddeel van delaserHet zorgt voor inversie van het deeltjesaantal door middel van pompen, biedt de mogelijkheid tot lichtversterking, compenseert het verlies in de resonantieholte en genereert daardoor een coherente laseroutput. Zonder een geschikt versterkingsmedium zou er geen efficiënte laser zijn.
1. Het basisconcept en werkingsprincipe van versterkingsmedia.
De functie van versterkingsmedia is het versterken van optisch vermogen door middel van gestimuleerde emissie. Meestal is externe pomping (optische pomping of elektrische pomping) nodig om energie te leveren voor een energie-inversie van de deeltjes in het bovenste energieniveau.
2. Vereisten voor media met een uitstekende versterking:
Niet alle materialen zijn geschikt als versterkingsmedium. Belangrijkste vereisten: Laserovergang: Er is een sterke emissiedwarsdoorsnede (σ_em) in het beoogde golflengtebereik. Hoge transparantie: Het gastmateriaal is transparant voor de laser- en pompgolflengten. Efficiënte pompabsorptie: Afstemming op de beschikbare pompbron (zoals 808 nm LD-pomping Nd:YAG) is geschikt voor de levensduur van het bovenste energieniveau (T): Een lange levensduur is gunstig voor Q-switching, een korte levensduur is gunstig voor modulatie. Hoge kwantumrendement: Lage quenching, lage absorptie in de aangeslagen toestand. Hoog σ·T-product: Bereik een hoge versterking en een lage drempelwaarde. Brede versterkingsbandbreedte: Gunstig voor golflengteafstemming en ultrakorte pulsen. Thermische en mechanische eigenschappen: Hoge thermische geleidbaarheid, lage thermo-optische coëfficiënt, hoge schadedrempel. Overige: Chemische stabiliteit, geen hygroscopiciteit, hoge schadedrempel. Deze vereisten staan ​​vaak haaks op elkaar. Een brede bandbreedte betekent bijvoorbeeld meestal een lagere doorsnede, wat een afweging vereist in toepassingsscenario's.
Het versterkingsmedium is de doorslaggevende factor voorlaserprestatiesVan de klassieke Nd:YAG tot de moderne hoogvermogen optische vezels, de vooruitgang in materialen heeft de toepassingen van lasers voortdurend uitgebreid. Bij het praktische ontwerp zijn numerieke simulaties vaak nodig om de doteringsconcentraties, pompschema's, enzovoort te optimaliseren.