Nøgleegenskaber ved laserforstærkningsmedium

Hvad er de vigtigste egenskaber ved lasergevinstmedier?

Laserforstærkningsmedium, også kendt som laserbearbejdningsstof, henviser til det materialesystem, der bruges til at opnå partikelpopulationens inversion og generere stimuleret stråling for at opnå lysforstærkning. Det er kernekomponenten i laseren, der bærer et stort antal atomer eller molekyler, disse atomer eller molekyler under excitation af ekstern energi, kan overgå til den ophidsede tilstand og gennem de ophidsede stråling, der er frigivet fotoner, hvilket danner enlaserlys. Laserforstærkningsmediet kan være et solidt, flydende, gas- eller halvledermateriale.
I lasere med fast tilstand er de almindeligt anvendte forstærkningsmedier krystaller dopet med sjældne jordjonioner eller overgangsmetalioner, såsom ND: YAG-krystaller, ND: YVO4-krystaller osv. I flydende lasere bruges organiske farvestoffer ofte som gevinstmedier. Gaslasere bruger gas som forstærkningsmedium, såsom kuldioxidgas i kuldioxidlasere, og helium- og neongas i helium-neon-lasere.HalvlederlasereBrug halvledermaterialer som forstærkningsmedium, såsom galliumarsenid (GaAs).
De vigtigste egenskaber ved laserforstærkningsmediet inkluderer:
Energiniveaustruktur: Atomer eller molekyler i forstærkningsmediet er nødt til at have en passende energiniveaustruktur for at opnå en populationsoverførsel under excitation af ekstern energi. Dette betyder normalt, at energiforskellen mellem det højere og lavere energiniveau skal matche fotonenergien i en bestemt bølgelængde.

Overgangsegenskaber: Atomer eller molekyler i ophidsede tilstande skal have stabile overgangsegenskaber for at frigive sammenhængende fotoner under ophidset stråling. Dette kræver, at forstærkningsmediet har høj kvanteeffektivitet og lavt tab.
Termisk stabilitet og mekanisk styrke: I praktiske anvendelser skal forstærkningsmediet modstå lys og laserudgang med høj effekt og laserudgang, så det skal have god termisk stabilitet og mekanisk styrke.
Optisk kvalitet: Den optiske kvalitet af forstærkningsmediet er kritisk for laserens ydeevne. Det skal have et højt lys transmission og tab af lavt spredning for at sikre kvaliteten og stabiliteten af ​​laserstrålen. Valget af laserforstærkningsmedium afhænger af applikationskravene tillaser, arbejdende bølgelængde, udgangseffekt og andre faktorer. Ved at optimere materialet og strukturen i forstærkningsmediet kan laserens ydelse og effektivitet forbedres yderligere.