"قلب" الليزر: وسط التضخيم

"قلب" الليزر: الكسب المتوسط
In تقنية الليزر، المتوسط ​​كسب الليزر(المعروف أيضًا باسم الوسط النشط أو مادة تشغيل الليزر) هو المكون الأساسي لـليزريحقق هذا النظام انعكاس عدد الجسيمات من خلال الضخ، ويوفر إمكانية تضخيم الضوء، ويعوض الفقد في تجويف الرنين، وبالتالي يُنتج خرج ليزر متماسك. وبدون وسط تضخيم مناسب، لن يكون هناك ليزر فعال.
1. المفهوم الأساسي ومبدأ عمل الوسائط ذات الكسب.
تتمثل وظيفة وسائط التضخيم في زيادة القدرة الضوئية من خلال الانبعاث المحفز. وعادةً ما يتطلب الأمر ضخًا خارجيًا (ضخًا ضوئيًا أو ضخًا كهربائيًا) لتوفير الطاقة اللازمة لتحقيق انعكاس طاقة الجسيمات ذات المستويات العليا.
2. متطلبات وسائط التضخيم الممتازة:
لا يمكن استخدام جميع المواد كوسط تضخيم. المتطلبات الأساسية: انتقال الليزر: وجود مقطع عرضي انبعاثي قوي (o_em) في نطاق الطول الموجي المستهدف. شفافية عالية: أن تكون المادة المضيفة شفافة لأطوال موجات الليزر والضخ. امتصاص فعال للضخ: مطابقة مصدر الضخ المتاح (مثل ضخ ليزر ثنائي 808 نانومتر لـ Nd:YAG) مناسبة لعمر المستوى العلوي (T): عمر طويل مفيد لتبديل Q، وعمر قصير مفيد للتعديل. كفاءة كمية عالية: انخفاض التخميد، وانخفاض امتصاص الحالة المثارة. حاصل ضرب o·T مرتفع: تحقيق تضخيم عالٍ وعتبة منخفضة. نطاق ترددي واسع للتضخيم: مفيد لضبط الطول الموجي والنبضات فائقة القصر. الخصائص الحرارية والميكانيكية: موصلية حرارية عالية، معامل حراري بصري منخفض، عتبة تلف عالية. أخرى: استقرار كيميائي، عدم استرطابية، عتبة تلف عالية. غالبًا ما تتعارض هذه المتطلبات مع بعضها البعض. على سبيل المثال، عادةً ما يعني عرض النطاق الترددي الواسع مقطعًا عرضيًا أقل، وهذا يتطلب مفاضلة في سيناريوهات التطبيق.
يُعد الوسط المُضخِّم العامل الحاسم لـأداء الليزرمن ليزر Nd:YAG الكلاسيكي إلى الألياف البصرية الحديثة عالية الطاقة، ساهمت التطورات في مجال المواد باستمرار في توسيع نطاق تطبيقات الليزر. وفي التصميم العملي، غالباً ما تكون المحاكاة العددية ضرورية لتحسين تركيزات التطعيم، وأنظمة الضخ، وما إلى ذلك.