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激光小百科

什么是激光泵浦?

文章分类:泵浦        更新时间:2024年2月1日

激光泵浦的定义和基本原理

激光泵浦是指向激光器中的介质注入能量,以达到所谓的粒子数反转状态的过程。这种状态对于激光光的产生至关重要。简单来说,激光泵浦就像是给激光器“加油”,为其提供工作所需的能量。

激光泵浦背后的物理原理

激光泵浦的核心是原子或分子的能级概念。当这些粒子吸收能量时,它们会跳跃到更高的能态,即所谓的激发态。激光动作的关键是在这些激发态的粒子数量上超过低能态(基态)的粒子数量——这种状态被称为粒子数反转。

受激发射是接下来的关键步骤。在这里,一个激发态的粒子遇到一个具有正确能量的光子(光的粒子)时,会跃迁到较低的能态,并释放出一个与第一个光子相同的第二个光子。这个过程放大了光,导致了激光特有的相干、单色光束。

泵浦方法

多样化的激光器激励技术激光泵浦可以通过多种方法实现,每种方法都有其独特的机制:

  1. 1.光泵浦:这涉及使用光(通常来自另一个激光器或闪光灯)来激发增益介质中的粒子。

  2. 2.电泵浦:在半导体激光器中常见,这种方法使用电流来刺激激光介质。

  3. 3.化学泵浦:较少见,这种技术涉及启动化学反应以为激光介质提供必要的能量。

比较不同方法每种泵浦方法都有其优点和缺点。光泵浦多功能且广泛使用,但由于波长不匹配可能效率较低。另一方面,电泵浦对某些介质(如半导体)非常高效,但其应用受限于特定类型的激光器。化学泵浦提供高能量输出,但由于操作挑战,较为复杂且不常用。

激光器中的应用

不同类型激光器中的泵浦实践激光泵浦在各种类型的激光器中都有应用,每种类型都以独特的方式利用这一概念:

  • · 固态激光器中,如Nd:YAG激光器,通常采用光泵浦。使用闪光灯或二极管激光器来激发固体晶体介质。

  • · 半导体激光器通常使用电泵浦。在这里,通过半导体结上施加电流,创建必要的粒子数反转。

  • · 气体激光器,如CO2激光器,可以通过电泵浦,其中电放电激发气体分子。

效率与输出的关联泵浦方法的效率直接影响激光器的性能。高效的泵浦导致更高的粒子数反转,转化为更强、更稳定的激光输出。相反,效率低下的泵浦不仅降低输出功率,还可能导致过热等问题,影响激光器的寿命和性能。

总之,激光泵浦是激光技术的基础方面,其多样化的方法适用于不同类型的激光器。泵浦方法的选择显著影响激光器的效率和应用,使其成为激光器设计和运行中的一个关键考虑因素。

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Reference

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    Ramos-Izquierdo, L., Bufton, J., & Chan, K. (n.d.). Diode-pumped laser research.

    Fan, T. Y., & Byer, R. (1988). Diode laser--pumped solid-state lasers. IEEE Journal of Quantum Electronics, 24(6), 895-912. 

    Ehrenreich, T., Zhdanov, B., & Knize, R. (2006). Highly efficient cesium vapor laser. In Photonics West - Lasers and Applications in Science and Engineering. 


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