Caracteristicile cheie ale mediului de câștig laser

Care sunt caracteristicile cheie ale mediilor de câștig laser?

Mediul de câștig laser, cunoscut și sub denumirea de substanță de lucru laser, se referă la sistemul de material utilizat pentru a realiza inversarea populației de particule și pentru a genera radiații stimulate pentru a obține amplificarea luminii. Este componenta centrală a laserului, purtând un număr mare de atomi sau molecule, acești atomi sau molecule sub excitația energiei externe, pot trece la starea excitată, iar prin radiația excitată eliberează fotoni, formând astfel unlumina laser. Mediul de câștig laser poate fi un material solid, lichid, gazos sau semiconductor.
La laserele cu stare solidă, mediile de amplificare utilizate în mod obișnuit sunt cristale dopate cu ioni de pământuri rare sau ioni de metale tranziționale, cum ar fi cristale Nd:YAG, cristale Nd:YVO4 etc. În laserele lichide, coloranții organici sunt adesea utilizați ca medii de câștig. Laserele cu gaz folosesc gaz ca mediu de câștig, cum ar fi gazul cu dioxid de carbon în laserele cu dioxid de carbon și heliu și neon în laserele cu heliu-neon.Laserele semiconductoareutilizați materiale semiconductoare ca mediu de câștig, cum ar fi arseniura de galiu (GaAs).
Caracteristicile cheie ale mediului de câștig laser includ:
Structura nivelului de energie: Atomii sau moleculele din mediul de câștig trebuie să aibă o structură adecvată a nivelului de energie pentru a realiza o inversare a populației sub excitarea energiei externe. Acest lucru înseamnă, de obicei, că diferența de energie dintre nivelurile de energie superior și inferior trebuie să se potrivească cu energia fotonului unei anumite lungimi de undă.

Proprietăți de tranziție: Atomii sau moleculele în stări excitate trebuie să aibă proprietăți de tranziție stabile pentru a elibera fotoni coerenți în timpul radiației excitate. Acest lucru necesită ca mediul de câștig să aibă o eficiență cuantică ridicată și o pierdere scăzută.
Stabilitate termică și rezistență mecanică: în aplicațiile practice, mediul de câștig trebuie să reziste la lumina pompei de mare putere și la ieșirea laser, deci trebuie să aibă stabilitate termică și rezistență mecanică bună.
Calitate optică: Calitatea optică a mediului de câștig este critică pentru performanța laserului. Trebuie să aibă o transmisie ridicată a luminii și o pierdere redusă de împrăștiere pentru a asigura calitatea și stabilitatea fasciculului laser. Alegerea mediului de câștig laser depinde de cerințele de aplicare alelaser, lungimea de undă de lucru, puterea de ieșire și alți factori. Prin optimizarea materialului și structurii mediului de câștig, performanța și eficiența laserului pot fi îmbunătățite în continuare.