Nøgleegenskaber ved laserforstærkningsmedium

Hvad er de vigtigste egenskaber ved laserforstærkningsmedier?

Laserforstærkningsmedium, også kendt som laserarbejdssubstans, 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 overgå til den exciterede tilstand og frigive fotoner gennem den exciterede stråling og dermed danne en ...laserlysLaserforstærkningsmediet kan være et fast, flydende, gasformigt 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.Halvlederlaserebruge halvledermaterialer som forstærkningsmedium, såsom galliumarsenid (GaAs).
Nøgleegenskaber ved laserforstærkningsmediet inkluderer:
Energiniveaustruktur: Atomerne eller molekylerne i forstærkningsmediet skal have en passende energiniveaustruktur for at opnå en populationsomvending 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 kunne frigive kohærente fotoner under exciteret stråling. Dette kræver, at forstærkningsmediet har høj kvanteeffektivitet og lavt tab.
Termisk stabilitet og mekanisk styrke: I praktiske anvendelser skal forstærkningsmediet modstå højeffektspumpelys og laseroutput, så det skal have god termisk stabilitet og mekanisk styrke.
Optisk kvalitet: Forstærkningsmediets optiske kvalitet er afgørende for laserens ydeevne. Det skal have høj lystransmission og lavt spredningstab for at sikre laserstrålens kvalitet og stabilitet. Valget af laserforstærkningsmedium afhænger af applikationens krav.laser, arbejdsbølgelængde, udgangseffekt og andre faktorer. Ved at optimere materialet og strukturen af ​​forstærkningsmediet kan laserens ydeevne og effektivitet forbedres yderligere.