በሌዘር ውስጥ የኦፕቲካል ፓምፕ ምንድን ነው?

ፈጣን ጽሁፍ ለማግኘት ወደ ማህበራዊ ሚዲያችን ሰብስክራይብ ያድርጉ

በመሠረቱ፣ የሌዘር ፓምፕ አንድን መካከለኛ ኃይል በመጠቀም የሌዘር ብርሃን የሚያመነጭበትን ሁኔታ ለማሳካት የሚያስችል ሂደት ነው። ይህ በተለምዶ የሚከናወነው ብርሃንን ወይም የኤሌክትሪክ ጅረትን ወደ መካከለኛው ውስጥ በማስገባት፣ አቶሞቹን በማነቃቃት እና ወጥ የሆነ ብርሃን ወደ ልቀት በማምጣት ነው። ይህ መሰረታዊ ሂደት በ20ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ የመጀመሪያዎቹ ሌዘሮች ከመጡበት ጊዜ ጀምሮ በከፍተኛ ሁኔታ ተሻሽሏል።

ብዙ ጊዜ በፍጥነት እኩልታዎች የተቀረጸ ቢሆንም፣ የሌዘር ፓምፕ በመሠረቱ የኳንተም ሜካኒካል ሂደት ነው። በፎቶኖች እና በጌይን ሚዲያው አቶሚክ ወይም ሞለኪውላዊ መዋቅር መካከል ውስብስብ ግንኙነቶችን ያካትታል። የላቁ ሞዴሎች እንደ ራቢ ኦሲሌሽን ያሉ ክስተቶችን ግምት ውስጥ ያስገባሉ፣ ይህም ስለእነዚህ መስተጋብሮች የበለጠ ጥልቅ ግንዛቤ ይሰጣል።

የሌዘር ፓምፕንግ ማለት በተለምዶ በብርሃን ወይም በኤሌክትሪክ ፍሰት መልክ ወደ ሌዘር ጌይን መካከለኛ የሚቀርብበት ሂደት ሲሆን አቶሞችን ወይም ሞለኪውሎችን ወደ ከፍተኛ የኃይል ሁኔታዎች ከፍ ለማድረግ ነው። ይህ የኃይል ሽግግር የህዝብ ተገላቢጦሽነትን ለማሳካት ወሳኝ ነው፣ ይህም ዝቅተኛ የኃይል ሁኔታ ውስጥ ካሉ ይልቅ ብዙ ቅንጣቶች የሚቀሰቀሱበት ሁኔታ ሲሆን ይህም መካከለኛው ብርሃንን በተነቃቃ ልቀት በኩል እንዲያጎላ ያስችለዋል። ሂደቱ ውስብስብ የኳንተም መስተጋብሮችን ያካትታል፣ ብዙውን ጊዜ በተራቀቁ የኳንተም ሜካኒካል ማዕቀፎች የተቀረጹ። ቁልፍ ገጽታዎች የፓምፕ ምንጭ (እንደ ሌዘር ዳዮዶች ወይም የፍሳሽ መብራቶች)፣ የፓምፕ ጂኦሜትሪ (የጎን ወይም የጫፍ ፓምፕ) እና የፓምፕ ብርሃን ባህሪያትን ማመቻቸት (ስፔክትረም፣ ጥንካሬ፣ የጨረር ጥራት፣ ፖላራይዜሽን) ከጌይን ሚዲያ የተወሰኑ መስፈርቶች ጋር እንዲጣጣም ያካትታሉ። የሌዘር ፓምፕንግ በተለያዩ የሌዘር ዓይነቶች ውስጥ መሠረታዊ ነው፣ ጠንካራ-ሁኔታ፣ ሴሚኮንዳክተር እና የጋዝ ሌዘሮችን ጨምሮ፣ እና ለሌዘር ቀልጣፋ እና ውጤታማ አሠራር አስፈላጊ ነው።

የኦፕቲካል ፓምፕ የተደረገባቸው ሌዘሮች ዓይነቶች

 

1. ጠጣር-ስቴት ሌዘሮች ከዶፔድ ኢንሱለተሮች ጋር

· አጠቃላይ እይታ፡እነዚህ ሌዘሮች በኤሌክትሪክ የሚከላከል አስተናጋጅ ሚዲያን ይጠቀማሉ እና የሌዘር አክቲቭ አየኖችን ኃይል ለመስጠት በኦፕቲካል ፓምፕ ላይ ይተማመናሉ። የተለመደው ምሳሌ በ YAG ሌዘሮች ውስጥ ያለው ኒዮዲሚየም ነው።

·የቅርብ ጊዜ ጥናት፡በኤ. አንቲፖቭ እና ባልደረቦቻቸው የተደረገ ጥናት ለአከርካሪ-ልውውጥ ኦፕቲካል ፓምፕ የሚሆን ጠንካራ-ስቴት አቅራቢያ-IR ሌዘርን ያብራራል። ይህ ጥናት በተለይም በአቅራቢያ-ኢንፍራሬድ ስፔክትረም ውስጥ በሶልዲኔሽን ኢሜጂንግ እና ቴሌኮሙኒኬሽን ላሉ አፕሊኬሽኖች ወሳኝ በሆነው በሶልዲኔሽን ስቴት ቴክኖሎጂ ውስጥ ያለውን እድገት ያጎላል።

ተጨማሪ ንባብ፡ለስፒን-ኤክሰጅ ኦፕቲካል ፓምፕ የሚሆን ጠንካራ-ስቴት ቅርብ-ኢአር ሌዘር

2. ሴሚኮንዳክተር ሌዘር

·አጠቃላይ መረጃ፡- በተለምዶ በኤሌክትሪክ የሚንቀሳቀሱ፣ ሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች በተለይም ከፍተኛ ብሩህነት በሚያስፈልጋቸው አፕሊኬሽኖች ውስጥ እንደ ቀጥ ያለ የውጭ ክፍተት ወለል አመንጪ ሌዘሮች (VECSELs) ካሉ የኦፕቲካል ፓምፒንግ ሊጠቀሙ ይችላሉ።

·የቅርብ ጊዜ እድገቶች፡- የዩ. ኬለር እጅግ በጣም ፈጣን የሆነ የጠጣር ሁኔታ እና የሴሚኮንዳክተር ሌዘር በኦፕቲካል ፍሪኩዌንሲ ኮምቦች ላይ ያከናወነው ሥራ ከዲዮድ-ፓምፕድ ሶል-ስቴት እና ሴሚኮንዳክተር ሌዘር የተረጋጉ የድግግሞሽ ኮምቦችን ማመንጨት በተመለከተ ግንዛቤዎችን ይሰጣል። ይህ እድገት በኦፕቲካል ፍሪኩዌንሲ ሜትሮሎጂ ውስጥ ለሚተገበሩ አፕሊኬሽኖች ጠቃሚ ነው።

ተጨማሪ ንባብ፡እጅግ በጣም ፈጣን ከሆኑ ጠንካራ-ሁኔታዎች እና ከሴሚኮንዳክተር ሌዘሮች የተገኙ የኦፕቲካል ፍሪኩዌንሲ ኮምቦች

3. የጋዝ ሌዘር

·በጋዝ ሌዘር ውስጥ የኦፕቲካል ፓምፕ ማድረግ፡- እንደ አልካላይን ትነት ሌዘር ያሉ የተወሰኑ የጋዝ ሌዘር ዓይነቶች የኦፕቲካል ፓምፕ ይጠቀማሉ። እነዚህ ሌዘሮች ብዙውን ጊዜ የተወሰኑ ባህሪያት ያላቸው ወጥ የሆነ የብርሃን ምንጮችን በሚፈልጉ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ያገለግላሉ።

 

 

የኦፕቲካል ፓምፕ ምንጮች

የመውጫ መብራቶች፦ በመብራት በሚነፉ ሌዘሮች ውስጥ የተለመዱት የፈሳሽ መብራቶች ለከፍተኛ ኃይላቸው እና ሰፋ ያለ ስፔክትረም ጥቅም ላይ ይውላሉ። YA Mandryko እና ሌሎችም በጠንካራ ሁኔታ ሌዘሮች ውስጥ ባሉ አክቲቭ ሚዲያ ኦፕቲካል ፓምፕንግ xenon መብራቶች ውስጥ የ pulse arc discharge generation የኃይል ሞዴል አዘጋጅተዋል። ይህ ሞዴል ለቀልጣፋ የሌዘር አሠራር ወሳኝ የሆነውን የ pulse pumping lights አፈፃፀም ለማሻሻል ይረዳል።

የሌዘር ዳዮዶች:በዲዮድ-ፓምፕድ ሌዘር ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት የሌዘር ዳዮዶች ከፍተኛ ብቃት፣ የታመቀ መጠን እና በጥሩ ሁኔታ የመስተካከል ችሎታን የመሳሰሉ ጥቅሞችን ይሰጣሉ።

ተጨማሪ ንባብ፡የሌዘር ዳዮድ ምንድን ነው?

ፍላሽ ፋኖሶችየፍላሽ መብራቶች ኃይለኛ፣ ሰፊ ስፔክትረም የብርሃን ምንጮች ሲሆኑ እንደ ሩቢ ወይም Nd:YAG ሌዘር ያሉ ጠንካራ-ስቴት ሌዘርዎችን ለማንሳት በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ። የሌዘር ሚዲያውን የሚያነቃቃ ከፍተኛ ኃይለኛ የብርሃን ፍንዳታ ይሰጣሉ።

የአርክ መብራቶች፦ ልክ እንደ ፍላሽ መብራቶች፣ ነገር ግን ለቀጣይነት እንዲሰሩ የተነደፉ፣ የአርክ መብራቶች የማያቋርጥ ኃይለኛ ብርሃን ምንጭ ይሰጣሉ። ቀጣይነት ያለው ሞገድ (CW) የሌዘር አሠራር በሚያስፈልግባቸው አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።

ኤልኢዲዎች (ቀላል አመንጪ ዳዮዶች)፦ እንደ ሌዘር ዳዮዶች የተለመደ ባይሆንም፣ LEDs በተወሰኑ ዝቅተኛ ኃይል አፕሊኬሽኖች ውስጥ ለኦፕቲካል ፓምፕ ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ። ረጅም ዕድሜ፣ ዝቅተኛ ዋጋ እና በተለያዩ የሞገድ ርዝመት መገኘታቸው ጠቃሚ ናቸው።

የፀሐይ ብርሃን፦ በአንዳንድ የሙከራ አቀማመጦች፣ የፀሐይ ብርሃን በፀሐይ ኃይል የሚንቀሳቀሱ ሌዘሮችን ለማጥበቅ እንደ ፓምፕ ምንጭ ሆኖ አገልግሏል። ይህ ዘዴ የፀሐይ ኃይልን ይጠቀማል፣ ይህም ታዳሽ እና ወጪ ቆጣቢ ምንጭ ያደርገዋል፣ ምንም እንኳን ከአርቲፊሻል ብርሃን ምንጮች ጋር ሲነጻጸር ቁጥጥር የማይደረግበት እና ኃይለኛ ባይሆንም።

ፋይበር-ጥንድ ሌዘር ዳዮዶች፦ እነዚህ ከኦፕቲካል ፋይበር ጋር የተጣመሩ የሌዘር ዳዮዶች ሲሆኑ የፓምፑን ብርሃን ለሌዘር ሚዲያ የበለጠ ውጤታማ በሆነ መንገድ ያደርሳሉ። ይህ ዘዴ በተለይ በፋይበር ሌዘር እና የፓምፕ መብራት ትክክለኛ አቅርቦት ወሳኝ በሆነባቸው ሁኔታዎች ውስጥ ጠቃሚ ነው።

ሌሎች ሌዘሮች፦ አንዳንድ ጊዜ አንድ ሌዘር ሌላውን ለመምጠጥ ጥቅም ላይ ይውላል። ለምሳሌ፣ የቀለም ሌዘርን ለመምጠጥ ድግግሞሽ-ድርብ የሆነ Nd: YAG ሌዘር ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። ይህ ዘዴ ብዙውን ጊዜ ጥቅም ላይ የሚውለው ለፓምፑ ሂደት የተወሰኑ የሞገድ ርዝመቶች ሲያስፈልጉ ሲሆን ይህም በተለመደው የብርሃን ምንጮች በቀላሉ የማይሳካ ነው። 

 

ዳዮድ-ፓምፕ የተደረገበት ሶልዲ-ስቴት ሌዘር

የመጀመሪያ የኃይል ምንጭ፦ ሂደቱ የሚጀምረው እንደ ፓምፕ ምንጭ ሆኖ በሚያገለግለው ዳዮድ ሌዘር ነው። የዳዮድ ሌዘሮች የሚመረጡት ቅልጥፍናቸው፣ መጠናቸው እና በተወሰነ የሞገድ ርዝመት ብርሃን የማመንጨት ችሎታቸው ነው።

የፓምፕ መብራት፡የዳይዮድ ሌዘር በጠንካራ ሁኔታ ጌይን ሚዲያ የሚዋጥ ብርሃን ያመነጫል። የዳይዮድ ሌዘር የሞገድ ርዝመት ከጌይን ሚዲያ የመምጠጥ ባህሪያት ጋር እንዲጣጣም ተደርጎ የተዘጋጀ ነው።

ድፍን-ስቴትመካከለኛ ያግኙ

ቁሳቁስ፡በDPSS ሌዘር ውስጥ ያለው የጌይን መካከለኛ በተለምዶ እንደ Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet)፣ Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate) ወይም Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet) ያሉ ጠንካራ-ሁኔታ ቁሶች ናቸው።

ዶፒንግ፡እነዚህ ቁሳቁሶች በብርቅዬ የምድር አየኖች (እንደ Nd ወይም Yb ያሉ) የተሸፈኑ ናቸው፣ እነዚህም ንቁ የሌዘር አየኖች ናቸው።

 

የኃይል መምጠጥ እና መነቃቃት;ከዲዮድ ሌዘር የሚወጣው የፓምፕ መብራት ወደ ጌይን መካከለኛ ሲገባ፣ ብርቅዬ የምድር አየኖች ይህንን ኃይል ይወስዳሉ እና ወደ ከፍተኛ የኃይል ሁኔታዎች ይጓዛሉ።

የሕዝብ ቁጥር መቀየሪያ

የሕዝብ ቁጥር መቀያየርን ማሳካት፡የሌዘር እርምጃ ቁልፍ ነገር በማግኘት መካከለኛ ውስጥ የህዝብ ቁጥር መቀያየርን ማሳካት ነው። ይህ ማለት ከመሬት ሁኔታ ይልቅ ብዙ አዮኖች በተነቃቃ ሁኔታ ውስጥ ናቸው ማለት ነው።

የተነቃቃ ልቀት፦የሕዝብ ቁጥር መገልበጥ አንዴ ከተገኘ፣ በተደሰቱ እና በመሬት ሁኔታዎች መካከል ካለው የኃይል ልዩነት ጋር የሚዛመድ የፎቶን መግቢያ የተደሰቱ አዮኖች ወደ መሬት ሁኔታ እንዲመለሱ ሊያነሳሳቸው ይችላል፣ በዚህም ሂደት ውስጥ ፎቶን ያመነጫል።

 

የኦፕቲካል ሬዞናተር

መስተዋቶች፡- የጋይን ሚዲያው በኦፕቲካል ሬዞናተር ውስጥ ይቀመጣል፣ በተለምዶ በመገናኛው በእያንዳንዱ ጫፍ በሁለት መስተዋቶች ይፈጠራል።

ግብረመልስ እና አምፕሊፊኬሽን፡- አንደኛው መስታወት በጣም አንጸባራቂ ሲሆን ሌላኛው ደግሞ በከፊል አንጸባራቂ ነው። ፎቶኖች በእነዚህ መስተዋቶች መካከል ወደ ኋላና ወደ ፊት እየዘለሉ ተጨማሪ ልቀቶችን ያነቃቃሉ እና ብርሃኑን ያጎላሉ።

 

የሌዘር ልቀት

ወጥ የሆነ ብርሃን፡- የሚወጡት ፎቶኖች ወጥነት ያላቸው ናቸው፣ ይህም ማለት በደረጃ ላይ ያሉ እና ተመሳሳይ የሞገድ ርዝመት ያላቸው ናቸው።

ውጤት፡ በከፊል የሚያንፀባርቀው መስታወት ከዚህ ብርሃን ውስጥ የተወሰነውን ክፍል እንዲያልፍ ያስችለዋል፣ ይህም ከ DPSS ሌዘር የሚወጣውን የሌዘር ጨረር ይፈጥራል።

 

የፓምፕንግ ጂኦሜትሪ፡ የጎን እና የጫፍ ፓምፕንግ

 

የፓምፕ ዘዴ መግለጫ አፕሊኬሽኖች ጥቅሞች ተግዳሮቶች
የጎን ፓምፕ የፓምፕ መብራት ቀጥ ያለ ወደ ሌዘር መካከለኛ አስተዋውቋል ሮድ ወይም ፋይበር ሌዘር ለከፍተኛ ኃይል አፕሊኬሽኖች ተስማሚ የሆነ የፓምፕ መብራት ወጥ የሆነ ስርጭት ወጥ ያልሆነ የትርጓሜ ስርጭት፣ ዝቅተኛ የጨረር ጥራት
መጨረሻ ፓምፕንግ የፓምፕ መብራት ከሌዘር ጨረር ጋር በተመሳሳይ ዘንግ ይመራል እንደ Nd:YAG ያሉ ሶልዲ-ስቴት ሌዘሮች ወጥ የሆነ የትርፍ ስርጭት፣ ከፍተኛ የጨረር ጥራት ውስብስብ አሰላለፍ፣ በከፍተኛ ኃይል ባላቸው ሌዘሮች ውስጥ አነስተኛ ውጤታማ የሙቀት ስርጭት

ውጤታማ የፓምፕ መብራት መስፈርቶች

 

መስፈርት አስፈላጊነት ተጽዕኖ/ሚዛን ተጨማሪ ማስታወሻዎች
የስፔክትረም ተስማሚነት የሞገድ ርዝመት ከሌዘር ሚዲያ የመምጠጥ ስፔክትረም ጋር መዛመድ አለበት ውጤታማ የሆነ የመምጠጥ እና ውጤታማ የህዝብ መገለባበጥን ያረጋግጣል -
ጥንካሬ ለሚፈለገው የእንቅስቃሴ ደረጃ በቂ መሆን አለበት ከመጠን በላይ ከፍተኛ ጥንካሬ የሙቀት ጉዳት ሊያስከትል ይችላል፤ በጣም ዝቅተኛ የህዝብ ቁጥር መገለባበጥን አያመጣም -
የጨረር ጥራት በተለይ በመጨረሻ ፓምፕ በተደረጉ ሌዘሮች ውስጥ በጣም አስፈላጊ ነው ውጤታማ የሆነ ትስስር መኖሩን ያረጋግጣል እና የሚወጣውን የሌዘር ጨረር ጥራት ያረጋግጣል የፓምፕ መብራት እና የሌዘር ሁነታ መጠን በትክክል ለመደራረብ ከፍተኛ የጨረር ጥራት ወሳኝ ነው
ፖላራይዜሽን አኒሶትሮፒክ ባህሪያት ላላቸው ሚዲያዎች ያስፈልጋል የመምጠጥ ውጤታማነትን ያሻሽላል እና የሚወጣውን የሌዘር ብርሃን ፖላራይዜሽን ላይ ተጽዕኖ ሊያሳድር ይችላል የተወሰነ የፖላራይዜሽን ሁኔታ ሊያስፈልግ ይችላል
የጥንካሬ ጫጫታ ዝቅተኛ የድምፅ መጠን ወሳኝ ነው የፓምፕ ብርሃን ጥንካሬ መለዋወጥ የሌዘር ውፅዓት ጥራት እና መረጋጋት ላይ ተጽዕኖ ሊያሳድር ይችላል ከፍተኛ መረጋጋት እና ትክክለኛነት ለሚያስፈልጋቸው መተግበሪያዎች አስፈላጊ ነው
ተዛማጅ የሌዘር አፕሊኬሽን
ተዛማጅ ምርቶች

የፖስታ ሰዓት፡- ታህሳስ-01-2023