Nøglekarakteristika for laserforstærkningsmedium

Hvad er de vigtigste egenskaber ved laserforstærkningsmedier?

Laserforstærkningsmedium, også kendt som laserarbejdsstof, refererer til det materialesystem, der bruges til at opnå partikelpopulationsinversion og generere stimuleret stråling for at opnå lysforstærkning. Det er laserens kernekomponent, der bærer et stort antal atomer eller molekyler, disse atomer eller molekyler kan under excitation af ekstern energi gå over til den exciterede tilstand, og gennem den exciterede stråling frigives fotoner, og dermed danne enlaserlys. Laserforstærkningsmediet kan være et fast, flydende, gas- eller halvledermateriale.
I faststoflasere er de almindeligt anvendte forstærkningsmedier krystaller doteret med sjældne jordarters ioner eller overgangsmetalioner, såsom Nd:YAG-krystaller, Nd:YVO4-krystaller osv. I flydende lasere anvendes ofte organiske farvestoffer som forstærkningsmedier. Gaslasere bruger gas som forstærkningsmedium, såsom kuldioxidgas i kuldioxidlasere og helium og neongas i helium-neonlasere.Halvleder laserebrug halvledermaterialer som forstærkningsmediet, såsom galliumarsenid (GaAs).
Nøglekarakteristika for laserforstærkningsmediet omfatter:
Energiniveaustruktur: Atomerne eller molekylerne i forstærkningsmediet skal have en passende energiniveaustruktur for at opnå en befolkningsvending under excitation af ekstern energi. Dette betyder normalt, at energiforskellen mellem de højere og lavere energiniveauer skal matche fotonenergien for en bestemt bølgelængde.

Overgangsegenskaber: Atomer eller molekyler i exciterede tilstande skal have stabile overgangsegenskaber for at frigive kohærente fotoner under exciteret stråling. Dette kræver, at forstærkningsmediet har høj kvanteeffektivitet og lavt tab.
Termisk stabilitet og mekanisk styrke: I praktiske applikationer skal forstærkningsmediet modstå højeffekt pumpelys og laseroutput, så det skal have god termisk stabilitet og mekanisk styrke.
Optisk kvalitet: Den optiske kvalitet af forstærkningsmediet er afgørende for laserens ydeevne. Det skal have høj lystransmission og lavt spredningstab for at sikre kvaliteten og stabiliteten af ​​laserstrålen. Valget af laserforstærkningsmedium afhænger af applikationskravene forlaser, arbejdsbølgelængde, udgangseffekt og andre faktorer. Ved at optimere forstærkningsmediets materiale og struktur kan laserens ydeevne og effektivitet forbedres yderligere.