O le ā le Optical Pumping i le Laser?

Lesitala i la Matou Ala o Faasalalauga Lautele mo se Pou Vave

I lona uiga autū, o le pamuina o le laser o le faagasologa lea o le faʻamalosia o se mea e maua ai se tulaga e mafai ai ona faʻasalalauina le malamalama laser. E masani ona faia lenei mea e ala i le tuiina o le malamalama poʻo le eletise i totonu o le mea, faʻaosofia ai ona atomu ma taʻitaʻia ai le faʻasalalauina o le malamalama felagolagomaʻi. O lenei faagasologa faavae ua matua alualu i luma talu mai le amataga o uluai lasers i le ogatotonu o le 20 seneturi.

E ui e masani ona faʻataʻitaʻiina e ala i fua faʻatatau, o le pamuina o le laser o se faiga faʻainisinia kuantum. E aofia ai fegalegaleaiga lavelave i le va o photons ma le fausaga atomika poʻo le molekula o le gain medium. O faʻataʻitaʻiga faʻapitoa e mafaufau i mea e pei o Rabi oscillations, lea e maua ai se malamalamaga sili atu ona auiliili o nei fegalegaleaiga.

O le pamuina o le laser o se faiga lea e tuʻuina atu ai le malosi, e masani lava i le tulaga o le malamalama poʻo le eletise, i le ala e maua ai le eletise a le laser e siʻitia ai ona atomu poʻo molelaʻau i tulaga maualuga o le malosi. O lenei fesiitaiga o le malosi e taua tele mo le ausia o le inversion o le faitau aofaʻi, o se tulaga e tele ai vaega e faʻaosofia nai lo le tulaga maualalo o le malosi, e mafai ai e le ala ona faʻateleina le malamalama e ala i le faʻaosofiaina o le emission. O le faiga e aofia ai fegalegaleaiga quantum faigata, e masani ona faʻataʻitaʻiina e ala i fua faʻatatau poʻo faʻavae faʻapitoa o le quantum mechanical. O vaega taua e aofia ai le filifiliga o le puna o le pamu (e pei o diodes laser poʻo moli faʻasaʻoloto), geometry o le pamu (pumping itu poʻo le pito), ma le faʻaleleia atili o uiga o le malamalama o le pamu (spectrum, malosi, lelei o le ave, polarization) e fetaui ma manaʻoga faʻapitoa o le ala e maua ai le eletise. O le pamuina o le laser e taua tele i ituaiga laser eseese, e aofia ai le solid-state, semiconductor, ma le kesi lasers, ma e taua tele mo le faʻagaioiga lelei ma le aoga o le laser.

Ituaiga o Lasers e Fa'apipi'iina i le Optically

 

1. Leisa Malo-Sete ma Insulators Doped

· Aotelega:O nei lasers e faʻaaogaina se mea e puipuia ai le eletise ma faʻalagolago i le pamuina opitika e faʻamalosia ai ions e faʻaaogaina le laser. O se faʻataʻitaʻiga masani o le neodymium i le YAG lasers.

·Suʻesuʻega talu ai nei:O se suʻesuʻega a A. Antipov ma isi o loʻo talanoaina ai se laser e latalata i le IR mo le spin-exchange optical pumping. O lenei suʻesuʻega o loʻo faʻamamafaina ai le alualu i luma i tekinolosi laser e latalata i le infrared, aemaise lava i le near-infrared spectrum, lea e taua tele mo faʻaoga e pei o ata faafomaʻi ma fesoʻotaʻiga.

Faitauga Faaopoopo:O se Solid-State Near-IR Laser mo le Spin-Exchange Optical Pumping

2. Leisa Semiconductor

·Fa'amatalaga Lautele: E masani ona pamuina i le eletise, e mafai foi e le au laser semiconductor ona manuia mai le pamuina opitika, aemaise lava i galuega e mana'omia ai le pupula maualuga, e pei o le Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs).

·Atina'e lata mai nei: O le galuega a U. Keller i luga o le optical frequency combs mai le ultrafast solid-state ma le semiconductor lasers ua maua ai ni malamalamaaga i le gaosiga o le stable frequency combs mai le diode-pumped solid-state ma le semiconductor lasers. O lenei alualu i luma e taua tele mo fa'aoga i le optical frequency metrology.

Faitauga Faaopoopo:O selu fa'a-optical frequency mai le ultrafast solid-state ma le semiconductor lasers

3. Leisa Kasa

·Pamuina opitika i Lasers Kasa: O nisi ituaiga lasers kasa, e pei o lasers alkali vapor, e faʻaaogaina le pamuina opitika. O nei lasers e masani ona faʻaaogaina i galuega e manaʻomia ai punaoa malamalama felagolagomaʻi ma meatotino faʻapitoa.

 

 

Punaoa mo le Pamuina opitika

Moli Fa'asa'olotoE masani ona fa'aaogaina lamepa fa'asa'oloto i lasers e pamuina e lamepa, ona o lo latou malosi tele ma le lautele o le fusi o le lamepa. Na atia'e e YA Mandryko ma isi se fa'ata'ita'iga o le malosi o le fa'atupuina o le fa'asa'olotoina o le arc i totonu o lamepa xenon pamuina o ala o faasalalauga malosi o lasers tulaga-malosi. O lenei fa'ata'ita'iga e fesoasoani e fa'aleleia atili le fa'atinoga o lamepa pamuina o le fa'aosofiaga, e taua tele mo le fa'agaoioiga lelei o le laser.

Diode Laser:A faʻaaogaina i lasers e pamuina e diode, e ofoina atu e diodes laser ni faʻamanuiaga e pei o le maualuga o le lelei, laʻititi le tele, ma le mafai ona faʻaleleia lelei.

Faitauga faaopoopo:O le ā le diode laser?

Moli Fa'amumuO moli uila o ni puna malamalama malolosi ma lautele le lautele e masani ona faʻaaogaina mo le pamuina o lasers solid-state, e pei o le ruby ​​poʻo le Nd:YAG lasers. Latou te tuʻuina atu se pa malosi o le malamalama e faʻaosofia ai le ala laser.

Moli Fa'a'a'aE tai tutusa ma moli uila ae ua mamanuina mo le fa'agaoioiga faifai pea, o moli fa'alava e ofoina atu se puna mautu o le malamalama malosi. E fa'aaogaina i galuega e mana'omia ai le fa'agaoioiga o le laser galu faifai pea (CW).

LEDs (Light Emitting Diodes)E ui e lē o se mea masani e pei o diodes laser, ae e mafai ona fa'aogaina LEDs mo le pamuina opitika i nisi fa'aoga maualalo le malosi. E aoga ona o lo latou umi o le ola, tau maualalo, ma le maua i le tele o galu.

Susulu o le laI nisi o faʻataʻitaʻiga, ua faʻaaogaina le susulu o le la e fai ma puna pamu mo lasers e pamuina e le la. O lenei metotia e faʻaaogaina ai le malosiaga o le la, ma avea ai ma puna e mafai ona toe faʻafouina ma taugofie, e ui lava e le faigofie ona pulea ma e le malosi tele pe a faʻatusatusa i puna malamalama faʻapitoa.

Diodes Laser ua Fa'apipi'i i le FiberO nei o diodes laser ua fa'apipi'i i alava opitika, lea e sili atu ona lelei le tu'uina atu o le malamalama o le pamu i le ala o le laser. E aoga tele lenei metotia i alava laser ma tulaga e taua tele ai le tu'uina atu sa'o o le malamalama o le pamu.

Isi LasersO nisi taimi, e fa'aaogaina le tasi laser e pamu ai le isi. Mo se fa'ata'ita'iga, e mafai ona fa'aaogaina se Nd: YAG laser ua fa'aluaina le televave e pamu ai se laser vali. E masani ona fa'aaogaina lenei metotia pe a mana'omia ni galu fa'apitoa mo le fa'agasologa o le pamuina lea e le faigofie ona ausia i puna malamalama masani. 

 

Leisa malo-tumau e pamuina e le diode

Punaoa Muamua o le MalosiagaE amata le faagasologa i se diode laser, lea e fai ma puna o le pamu. E filifilia diode lasers ona o lo latou lelei, laʻititi le lapoʻa, ma le mafai ona faʻasalalauina le malamalama i ni galu faʻapitoa.

Moli o le Pamu:E fa'asalalauina e le diode laser le malamalama lea e mitiia e le solid-state gain medium. O le galu o le diode laser ua fa'atulagaina e fetaui ma uiga o le mitiia o le gain medium.

Tulaga MalosiMaua Feololo

Meafaitino:O le auala e maua ai le malosi (gain medium) i leisa DPSS e masani lava o se mea mautu e pei o le Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate), po'o le Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet).

Fa'aaogaina o vaila'au fa'asaina:O nei mea o loʻo faʻafefiloi i ions rare-earth (e pei o le Nd poʻo le Yb), o ions laser malolosi ia.

 

Fa'a'a'aina ma le Fa'aosofiaina o le Malosiaga:A ulufale atu le malamalama o le pamu mai le diode laser i le gain medium, e mitiia e rare-earth ions lenei malosi ma faʻaosofia ai i tulaga maualuluga o le malosi.

Suiga o le Faitau aofaʻi

Ausia o le Suiga o le Faitau aofaʻi:O le ki i le gaioiga a le laser o le ausia lea o se inversion o le faitau aofaʻi i totonu o le gain medium. O lona uiga e tele atu ions o loʻo i ai i se tulaga faʻaosofia nai lo le tulaga o le eleele.

Fa'aosofiaina o le Fa'asa'olotoina:O le taimi lava e ausia ai le inversion o le faitau aofaʻi, o le faʻaofiina o se photon e fetaui ma le eseesega o le malosi i le va o tulaga faʻaosofia ma tulaga eleele e mafai ona faʻaosofia ai ions faʻaosofia e toe foʻi atu i le tulaga eleele, ma faʻasaʻolotoina ai se photon i le faagasologa.

 

Resonator Opitika

Fa'ata: O le mea e maua ai le leo e tu'u i totonu o se resonator opitika, e masani ona fausia e ni fa'ata se lua i pito ta'itasi o le mea.

Manatu Fa'aalia ma Fa'ateleina: O le tasi o fa'ata e matuā atagia mai, ae o le isi e atagia mai i se vaega. E fe'avea'i solo photons i le va o nei fa'ata, ma fa'aosofia ai le tele o fa'asalalauga ma fa'ateleina ai le malamalama.

 

Fa'asa'olotoina o le Laser

Malamalama Felagolagoma'i: O photons o lo'o fa'asalalauina e felagolagoma'i, o lona uiga o lo'o i ai i le vaega ma e tutusa le galu.

Mea e Maua: O le fa'ata e atagia fa'aitiiti e mafai ai ona ui atu nisi o lenei malamalama, ma fausia ai le ave laser e alu ese mai le laser DPSS.

 

Fa'atulagaga o le Pamuina: Pamuina o le Itu vs. le I'uga

 

Metotia o le Pamuina Fa'amatalaga Talosaga Fa'amanuiaga Luʻitau
Pamuina i autafa O le moli pamu ua fa'aofiina fa'alava i le ala laser Laisa o le u'amea po'o le alava Fa'asalalauina tutusa o le moli pamu, talafeagai mo fa'aoga eletise maualuluga Le tutusa le tufatufaina o le maua, maualalo le lelei o le ave
Fa'ai'u le pamuina O le moli pamu e fa'asino i le itu tutusa e pei o le ave laser Lasers tulaga-malosi e pei o le Nd:YAG Tu'ufa'atasiga tutusa o le maua, maualuga le lelei o le ave Fa'atulagaina faigata, fa'aitiitia le lelei o le fa'asalalauina o le vevela i lasers malolosi

Manaoga mo le Moli Pamu Lelei

 

Manaoga Taua A'afiaga/Paleni Fa'amatalaga Fa'aopoopo
Talafeagai o le Spectrum E tatau ona tutusa le umi o le galu ma le fusi o le mitiia o le ala o le laser Fa'amautinoa le fa'aaogaina lelei ma le fa'aliliuina lelei o le faitau aofa'i -
Malosi E tatau ona lava le maualuga mo le tulaga fa'aosofia e mana'omia O le malosi tele e mafai ona mafua ai le faaleagaina o le vevela; o le maualalo tele e le ausia ai le suiga o le faitau aofaʻi -
Tulaga Lelei o le Ave E matuā tāua tele i lasers e pamuina i le pito Fa'amautinoa le lelei o le fa'apipi'iina ma fesoasoani i le lelei o le ave o le laser ua fa'asalalauina E taua tele le maualuga o le lelei o le ave mo le sa'o o le feso'ota'iga o le malamalama o le pamu ma le voluma o le faiga o le laser
Fa'apolarisasi Mana'omia mo ala o faasalalauga e iai meatotino anisotropic Fa'aleleia le lelei o le mitiia ma e mafai ona a'afia ai le fa'apolarisasi o le malamalama laser ua fa'asalalauina Atonu e manaʻomia se tulaga faʻapitoa o le polarization
Pisa Malosi E taua tele le maualalo o le pisa O suiga i le malosi o le malamalama o le pamu e mafai ona aʻafia ai le lelei ma le mautu o le gaosiga o le laser Taua mo galuega faatino e manaʻomia ai le mautu maualuga ma le saʻo
Fa'aoga Laser e Fesoota'i
Oloa e Fesoota'i

Taimi na lafoina ai: Tesema-01-2023