ዜና - በሌዘር ውስጥ ኦፕቲካል ፓምፒንግ ምንድን ነው?

ለፈጣን ልጥፍ ለማህበራዊ ሚዲያችን ይመዝገቡ

በመሰረቱ፣ ሌዘር ፓምፒንግ የሌዘር ብርሃን የሚያመነጭበትን ሁኔታ ለማሳካት መካከለኛ ኃይልን የማጎልበት ሂደት ነው። ይህ በተለምዶ ብርሃንን ወይም ኤሌክትሪክን ወደ መካከለኛው ውስጥ በማስገባት አተሞቹን በሚያስደስት እና ወጥ የሆነ ብርሃን እንዲፈነጥቅ በማድረግ ነው። በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ የመጀመሪያዎቹ ጨረሮች ከመጡበት ጊዜ ጀምሮ ይህ የመሠረት ሂደት በከፍተኛ ደረጃ ተሻሽሏል.

ብዙ ጊዜ በተመጣጣኝ እኩልታዎች የተቀረጸ ቢሆንም፣ ሌዘር ፓምፒንግ በመሠረቱ የኳንተም ሜካኒካል ሂደት ነው። እሱ በፎቶኖች እና በአቶሚክ ወይም በሞለኪውላዊ መዋቅር መካከል ያለው ውስብስብ መስተጋብርን ያካትታል ። የላቁ ሞዴሎች ስለእነዚህ መስተጋብሮች የበለጠ ግልጽ የሆነ ግንዛቤ የሚሰጡ እንደ Rabi oscillation ያሉ ክስተቶችን ግምት ውስጥ ያስገባሉ።

ሌዘር ፓምፒንግ ሃይል በተለምዶ በብርሃን ወይም በኤሌትሪክ ጅረት መልክ ለሌዘር ትርፍ ሚድያ የሚቀርብበት ሂደት ሲሆን አተሞችን ወይም ሞለኪውሎቹን ወደ ከፍተኛ የሃይል ግዛቶች ከፍ ለማድረግ ነው። ይህ የኢነርጂ ሽግግር የህዝብ ግልበጣን ለማሳካት ወሳኝ ነው፣ ከዝቅተኛ የኢነርጂ ሁኔታ ይልቅ ብዙ ቅንጣቶች የሚደሰቱበት፣ መካከለኛው በተቀሰቀሰ ልቀት አማካኝነት ብርሃንን እንዲያሰፋ ያስችለዋል። ሂደቱ ውስብስብ የሆነ የኳንተም መስተጋብርን ያካትታል፣ ብዙ ጊዜ በተመጣጣኝ እኩልታዎች ወይም በላቁ የኳንተም ሜካኒካል ማዕቀፎች ተቀርጿል። ቁልፍ ገጽታዎች የፓምፕ ምንጭ ምርጫን (እንደ ሌዘር ዳዮዶች ወይም የመልቀቂያ መብራቶች) ፣ የፓምፕ ጂኦሜትሪ (የጎን ወይም የመጨረሻ ፓምፕ) እና የፓምፕ ብርሃን ባህሪዎችን ማመቻቸት (ስፔክትረም ፣ ጥንካሬ ፣ የጨረር ጥራት ፣ ፖላራይዜሽን) ከተወሰኑ መስፈርቶች ጋር ለማዛመድ ያካትታሉ ። መካከለኛ ማግኘት. ሌዘር ፓምፒንግ ጠንካራ-ግዛት ፣ ሴሚኮንዳክተር እና ጋዝ ሌዘርን ጨምሮ በተለያዩ የሌዘር ዓይነቶች መሰረታዊ ነው እና ለሌዘር ቀልጣፋ እና ውጤታማ ስራ አስፈላጊ ነው።

የኦፕቲካል ፓምፕ ሌዘር ዓይነቶች

1. ጠንካራ-ግዛት ሌዘር ከ Doped Insulators ጋር

· አጠቃላይ እይታ፡-እነዚህ ጨረሮች በኤሌክትሪክ የሚከላከለው አስተናጋጅ መካከለኛ ይጠቀማሉ እና ሌዘር-አክቲቭ ionዎችን ለማነቃቃት በኦፕቲካል ፓምፖች ላይ ይተማመናሉ። የተለመደው ምሳሌ በ YAG lasers ውስጥ ኒዮዲሚየም ነው።

·የቅርብ ጊዜ ምርምር፡-ጥናት በ A. Antipov et al. ስለ ስፒን-ልውውጥ ኦፕቲካል ፓምፒንግ ስለ ድፍን-ግዛት ቅርብ-አይአር ሌዘር ይወያያል። ይህ ጥናት በጠንካራ-ግዛት ሌዘር ቴክኖሎጂ፣ በተለይም በቅርበት ባለው የኢንፍራሬድ ስፔክትረም ውስጥ ያለውን እድገት ያጎላል፣ ይህም እንደ የህክምና ምስል እና ቴሌኮሙኒኬሽን ላሉ መተግበሪያዎች ወሳኝ ነው።

ተጨማሪ ንባብ፡-ድፍን-ግዛት አቅራቢያ-IR ሌዘር ለስፖን-ልውውጥ ኦፕቲካል ፓምፕ

2. ሴሚኮንዳክተር ሌዘር

·አጠቃላይ መረጃ፡በተለምዶ በኤሌክትሪካል የሚነድ ሴሚኮንዳክተር ሌዘር እንዲሁ ከኦፕቲካል ፓምፒንግ ሊጠቅም ይችላል፣በተለይም ከፍተኛ ብሩህነት በሚፈልጉ መተግበሪያዎች ላይ፣እንደ Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs)።

·የቅርብ ጊዜ እድገቶች፡ የዩ ኬለር ስራ በኦፕቲካል ፍሪኩዌንሲ ማበጠሪያዎች ላይ ከአልትራፋስት ድፍን-ግዛት እና ሴሚኮንዳክተር ሌዘር ከ diode-pumped solid-state እና semiconductor lasers የተረጋጋ ፍሪኩዌንሲ ማበጠሪያዎችን መፍጠር ላይ ግንዛቤዎችን ይሰጣል። ይህ እድገት በኦፕቲካል ፍሪኩዌንሲ ሜትሮሎጂ ውስጥ ላሉት አፕሊኬሽኖች ጠቃሚ ነው።

ተጨማሪ ንባብ፡-የጨረር ድግግሞሽ ማበጠሪያዎች ከአልትራፋስት ድፍን-ግዛት እና ሴሚኮንዳክተር ሌዘር

3. ጋዝ ሌዘር

·በጋዝ ሌዘር ውስጥ ኦፕቲካል ፓምፒንግ፡- እንደ አልካሊ ትነት ሌዘር ያሉ የተወሰኑ የጋዝ ሌዘር ዓይነቶች ኦፕቲካል ፓምፒንግ ይጠቀማሉ። እነዚህ ሌዘር ብዙ ጊዜ የተወሰኑ ባህሪያት ያላቸው ወጥ የሆነ የብርሃን ምንጮችን በሚፈልጉ መተግበሪያዎች ውስጥ ያገለግላሉ።

የኦፕቲካል ፓምፕ ምንጮች

የፍሳሽ መብራቶች: በመብራት-ፓምፔድ ሌዘር ውስጥ የተለመዱ, የመልቀቂያ መብራቶች ለከፍተኛ ኃይላቸው እና ሰፊ ስፔክትረም ጥቅም ላይ ይውላሉ. YA ማንድሪኮ እና ሌሎች. በጠንካራ-ግዛት ሌዘር ውስጥ በንቃት የሚዲያ ኦፕቲካል ፓምፖች xenon አምፖሎች ውስጥ የግፊት ቅስት ፍሰት ማመንጨት የኃይል ሞዴል ሠራ። ይህ ሞዴል ለተቀላጠፈ ሌዘር አሠራር ወሳኝ የሆነውን የ impulse pumping lamps አፈጻጸምን ለማመቻቸት ይረዳል.

ሌዘር ዳዮዶች:በ diode-pumped lasers ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት ሌዘር ዳዮዶች እንደ ከፍተኛ ብቃት፣ የታመቀ መጠን እና በጥሩ ሁኔታ የመስተካከል ችሎታ ያሉ ጥቅሞችን ይሰጣሉ።

ተጨማሪ ማንበብ፡-ሌዘር ዳዮድ ምንድን ነው?

ብልጭታ መብራቶችፍላሽ መብራቶች ኃይለኛ፣ ሰፊ-ስፔክትረም የብርሃን ምንጮች ናቸው፣ እነሱም እንደ ruby ወይም ND:YAG lasers ያሉ ድፍን-ግዛት ሌዘርን ለማፍሰስ በተለምዶ ያገለግላሉ። የሌዘር መካከለኛውን የሚያስደስት ከፍተኛ ኃይለኛ የብርሃን ፍንዳታ ይሰጣሉ.

አርክ መብራቶች፦ ልክ እንደ ብልጭ ድርግም የሚሉ ነገር ግን ለተከታታይ ስራ የተነደፉ፣ የአርክ መብራቶች ቋሚ የኃይለኛ ብርሃን ምንጭ ይሰጣሉ። የማያቋርጥ ሞገድ (CW) ሌዘር አሠራር በሚያስፈልግበት አፕሊኬሽኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ.

LEDs (ብርሃን አመንጪ ዳዮዶች): እንደ ሌዘር ዳዮዶች የተለመደ ባይሆንም, ኤልኢዲዎች በተወሰኑ ዝቅተኛ ኃይል አፕሊኬሽኖች ውስጥ ለኦፕቲካል ፓምፖች መጠቀም ይቻላል. በረዥም ህይወታቸው፣ በዝቅተኛ ዋጋቸው እና በተለያዩ የሞገድ ርዝመቶች ውስጥ በመገኘታቸው ጠቃሚ ናቸው።

የፀሐይ ብርሃንበአንዳንድ የሙከራ አወቃቀሮች ውስጥ, የተጠናከረ የፀሐይ ብርሃን ለፀሃይ-ፓምፖች ሌዘር እንደ ፓምፕ ምንጭ ሆኖ ያገለግላል. ይህ ዘዴ የፀሐይ ኃይልን ይጠቀማል, ታዳሽ እና ወጪ ቆጣቢ ያደርገዋል, ምንም እንኳን ብዙ ቁጥጥር የማይደረግበት እና ከአርቴፊሻል ብርሃን ምንጮች ጋር ሲወዳደር አነስተኛ ነው.

ፋይበር-የተጣመሩ ሌዘር ዳዮዶች: እነዚህ ከጨረር ፋይበር ጋር የተጣመሩ ሌዘር ዳዮዶች ናቸው, ይህም የፓምፕ መብራቱን በብቃት ወደ ሌዘር መካከለኛ ያቀርባል. ይህ ዘዴ በተለይ በፋይበር ሌዘር ውስጥ እና የፓምፕ መብራት በትክክል ማቅረቡ ወሳኝ በሆነባቸው ሁኔታዎች ውስጥ ጠቃሚ ነው.

ሌሎች ሌዘርአንዳንድ ጊዜ አንድ ሌዘር ሌላውን ለመንጠቅ ያገለግላል። ለምሳሌ፣ ፍሪኩዌንሲ-ድርብ ኤንዲ፡ YAG ሌዘር ማቅለሚያ ሌዘር ለማንሳት ሊያገለግል ይችላል። ይህ ዘዴ ብዙውን ጊዜ በተለመደው የብርሃን ምንጮች በቀላሉ የማይደረስበት የፓምፕ አሠራር ልዩ የሞገድ ርዝመቶች ሲያስፈልግ ጥቅም ላይ ይውላል.

Diode-pumped solid-state laser

የመነሻ የኃይል ምንጭ: ሂደቱ በዲዲዮ ሌዘር ይጀምራል, እሱም እንደ ፓምፕ ምንጭ ሆኖ ያገለግላል. Diode lasers የሚመረጡት በብቃታቸው፣ በተጨባጭ መጠናቸው እና በተወሰነ የሞገድ ርዝመቶች ላይ ብርሃንን የማመንጨት ችሎታቸው ነው።

የፓምፕ መብራት;ዳዮድ ሌዘር በጠንካራ-ግዛት ትርፍ መካከለኛ የሚስብ ብርሃን ያመነጫል። የዲዲዮ ሌዘር የሞገድ ርዝመት ከግኝቱ መካከለኛ የመምጠጥ ባህሪያት ጋር ለማዛመድ የተዘጋጀ ነው።

ድፍን-ግዛት።መካከለኛ ያግኙ

ቁሳቁስ፡በDPSS ሌዘር ውስጥ ያለው ትርፍ መካከለኛ እንደ Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet)፣ Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate) ወይም Yb: YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet) ያሉ ጠንካራ-ግዛት ቁሳቁስ ነው።

ዶፒንግ፡እነዚህ ቁሳቁሶች ብርቅዬ-የምድር ionዎች (እንደ ኤንዲ ወይም ዋይቢ) የተጨመሩ ሲሆን እነዚህም ንቁ ሌዘር ions ናቸው።

የኢነርጂ መምጠጥ እና መነሳሳት;ከዲዲዮ ሌዘር የሚወጣው የፓምፕ መብራት ወደ ጥቅማጥቅሙ ውስጥ ሲገባ፣ ብርቅዬ-የምድር ionዎች ይህንን ሃይል በመምጠጥ ወደ ከፍተኛ የኢነርጂ ግዛቶች ይደሰታሉ።

የህዝብ ተገላቢጦሽ

የህዝብ ግልበጣን ማሳካት፡-የሌዘር እርምጃ ቁልፉ በትርፍ መካከለኛ ውስጥ የህዝብ ተገላቢጦሽ ማሳካት ነው። ይህ ማለት ከመሬት ሁኔታ ይልቅ ብዙ ionዎች በአስደሳች ሁኔታ ውስጥ ይገኛሉ.

አነቃቂ ልቀት፡-የህዝብ ቁጥር መገለባበጥ ከደረሰ በኋላ በጉጉት እና በመሬት ላይ ባሉ ግዛቶች መካከል ካለው የኢነርጂ ልዩነት ጋር የሚዛመድ ፎቶን ማስተዋወቅ የተደሰቱ ionዎች ወደ መሬት ሁኔታ እንዲመለሱ በማነሳሳት በሂደቱ ውስጥ ፎቶን እንዲለቁ ያደርጋል።

ኦፕቲካል ሬዞናተር

መስተዋቶች፡ የትርፉ ሚዲኤው በኦፕቲካል ሬዞናተር ውስጥ ተቀምጧል፣በተለምዶ በእያንዳንዱ የመካከለኛው ጫፍ ላይ በሁለት መስተዋቶች የተሰራ።

ግብረመልስ እና ማጉላት፡- አንደኛው መስተዋቶች በጣም አንጸባራቂ ሲሆን ሌላኛው ደግሞ በከፊል አንጸባራቂ ነው። ፎቶኖች በእነዚህ መስተዋቶች መካከል ወደ ኋላ እና ወደ ፊት ይንከራተታሉ፣ ይህም ተጨማሪ ልቀቶችን ያበረታታል እና ብርሃኑን ያጎላል።

ሌዘር ልቀት

ወጥ የሆነ ብርሃን፡ የሚለቀቁት ፎቶኖች ወጥነት ያላቸው ናቸው፣ ይህ ማለት በክፍል ውስጥ ያሉ እና ተመሳሳይ የሞገድ ርዝመት አላቸው።

ውፅዓት፡- ከፊል አንጸባራቂው መስታወት የተወሰነውን ብርሃን እንዲያልፉ ያስችላቸዋል፣ ይህም ከዲፒኤስኤስ ሌዘር የሚወጣውን የሌዘር ጨረር ይፈጥራል።

የፓምፕ ጂኦሜትሪዎች፡- የጎን vs. የመጨረሻው ፓምፕ

የፓምፕ ዘዴ	መግለጫ	መተግበሪያዎች	ጥቅሞች	ተግዳሮቶች
የጎን ፓምፕ ማድረግ	የፓምፕ መብራት ወደ ሌዘር መካከለኛው ቀጥ ብሎ አስተዋወቀ	ሮድ ወይም ፋይበር ሌዘር	ለከፍተኛ ኃይል አፕሊኬሽኖች ተስማሚ የሆነ የፓምፕ ብርሃን ወጥ የሆነ ስርጭት	ወጥ ያልሆነ ትርፍ ስርጭት፣ የጨረር ጥራት ዝቅተኛ
ማለቂያ ፓምፕ	ከሌዘር ጨረር ጋር በተመሳሳይ ዘንግ ላይ የሚመራ የፓምፕ መብራት	እንደ ND: YAG ያሉ ጠንካራ-ግዛት ሌዘር	ዩኒፎርም ትርፍ ስርጭት፣ ከፍተኛ የጨረር ጥራት	ውስብስብ አሰላለፍ፣ ከፍተኛ ኃይል ባለው ሌዘር ውስጥ ውጤታማ ያልሆነ ሙቀት

ውጤታማ የፓምፕ መብራት መስፈርቶች

መስፈርት	አስፈላጊነት	ተጽዕኖ/ሚዛን	ተጨማሪ ማስታወሻዎች
የስፔክትረም ተስማሚነት	የሞገድ ርዝመት ከሌዘር መካከለኛ የመምጠጥ ስፔክትረም ጋር መዛመድ አለበት።	ቀልጣፋ የመምጠጥ እና ውጤታማ የህዝብ ግልበጣን ያረጋግጣል	-
ጥንካሬ	ለሚፈለገው የማነቃቂያ ደረጃ በቂ ከፍ ያለ መሆን አለበት።	ከመጠን በላይ ከፍተኛ ጥንካሬዎች የሙቀት መጎዳትን ሊያስከትሉ ይችላሉ; በጣም ዝቅተኛ የህዝብ ግልበጣን አያመጣም።	-
የጨረር ጥራት	በተለይም በመጨረሻ-ፓምፕ ሌዘር ውስጥ በጣም ወሳኝ	ቀልጣፋ ትስስርን ያረጋግጣል እና ለሚለቀቀው የሌዘር ጨረር ጥራት አስተዋፅኦ ያደርጋል	ከፍተኛ የጨረር ጥራት ለትክክለኛው የፓምፕ መብራት እና የሌዘር ሞድ መጠን መደራረብ ወሳኝ ነው።
ፖላራይዜሽን	አኒሶትሮፒክ ባህሪያት ላለው ሚዲያ ያስፈልጋል	የመምጠጥ ቅልጥፍናን ያሳድጋል እና የሚፈነዳውን የሌዘር ብርሃን ፖላራይዜሽን ሊጎዳ ይችላል።	የተወሰነ የፖላራይዜሽን ሁኔታ አስፈላጊ ሊሆን ይችላል።
ኃይለኛ ድምጽ	ዝቅተኛ የድምፅ ደረጃዎች ወሳኝ ናቸው	የፓምፕ ብርሃን መጠን መለዋወጥ የሌዘር ውፅዓት ጥራት እና መረጋጋት ላይ ተጽእኖ ሊያሳድር ይችላል።	ከፍተኛ መረጋጋት እና ትክክለኛነት ለሚፈልጉ መተግበሪያዎች አስፈላጊ