Princípio de funcionamento do bombeamento a laser

Princípio de funcionamento delbombeamento de gás

A energia é absorvida no meio, criando estados excitados nos átomos. A inversão populacional é alcançada quando o número de partículas em um estado excitado excede o número de partículas no estado fundamental ou em estados menos excitados. Neste caso, pode ocorrer um mecanismo de emissão estimulada e o meio pode ser utilizado como laser ou amplificador óptico.

A potência da bomba deve estar acima do limite de disparo do laser. A energia da bomba é geralmente fornecida na forma de luz ou corrente elétrica, mas têm sido utilizadas fontes mais exóticas, como reações químicas ou nucleares.

Informações estendidas

Produção a lasercondições:

1. Meio de ganho: Para geração de laser, uma substância de trabalho adequada deve ser selecionada, que pode ser gasosa, líquida ou sólida. A inversão populacional pode ser alcançada neste meio para criar as condições necessárias para o laser.

Obviamente, a existência do nível de energia do estado metaestável é muito benéfica para realizar a inversão do número de partículas. Existem quase mil tipos de meios de trabalho, e os comprimentos de onda do laser que podem ser gerados incluem uma ampla faixa, desde o ultravioleta de vácuo até o infravermelho distante. No entanto, considerando o desempenho do laser da saída do laser, existem certos requisitos para a substância de trabalho utilizada. Os requisitos básicos são

(1) Propriedades ópticas uniformes, boa transparência óptica e desempenho estável;

(2) Níveis de energia com níveis de energia relativamente longos (chamados níveis de energia metaestáveis);

(3) Possui eficiência quântica relativamente alta.

2. Fonte de bombeamento: Para reverter o número de partículas no meio de trabalho, um determinado método deve ser usado para estimular o sistema atômico a aumentar o número de partículas no nível de energia superior. Geralmente, a descarga gasosa pode ser usada para usar elétrons com energia cinética para excitar átomos médios, o que é chamado de excitação elétrica; fontes de luz pulsada também podem ser usadas para irradiar o meio de trabalho, o que é chamado de excitação luminosa; há também excitação térmica, excitação química, etc.

Vários métodos de excitação são visualmente chamados de bombeamento ou bombeamento. Para obter continuamente a saída do laser, ele deve ser continuamente "bombeado" para manter mais partículas no nível de energia superior do que no nível de energia inferior.

3. Cavidade ressonante: Com uma substância de trabalho e fonte de bomba adequadas, a inversão do número de partículas pode ser realizada, mas a intensidade da radiação estimulada produzida desta forma é muito fraca para ser aplicada na prática. Então as pessoas pensaram em usar uma cavidade ressonante óptica para amplificar.

A chamada cavidade ressonante óptica consiste, na verdade, em dois espelhos com alta refletividade montados nas duas extremidades do laser, frente a frente. Um é quase totalmente refletido, e o outro é refletido principalmente e uma pequena quantidade é transmitida, para que o laser possa ser emitido através deste espelho.

A luz refletida de volta ao meio de trabalho continua a induzir nova radiação estimulada e a luz é amplificada. Portanto, a luz oscila para frente e para trás na cavidade ressonante, causando uma reação em cadeia, que é amplificada como uma avalanche, e produz intensaluz laser, que sai de uma extremidade do espelho parcialmente refletor.