Hauptmerkmale des Laserverstärkungsmediums

Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Laserverstärkungsmedien?

Das Laserverstärkungsmedium, auch Laserarbeitssubstanz genannt, bezeichnet das Materialsystem, das zur Inversion der Teilchenpopulation und zur Erzeugung stimulierter Strahlung zur Lichtverstärkung verwendet wird. Es ist die Kernkomponente des Lasers und trägt eine große Anzahl von Atomen oder Molekülen. Diese Atome oder Moleküle können unter Anregung durch externe Energie in den angeregten Zustand übergehen und durch die angeregte Strahlung Photonen freisetzen, wodurch einLaserlichtDas Laserverstärkungsmedium kann ein Feststoff, eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Halbleitermaterial sein.
Bei Festkörperlasern werden üblicherweise mit Seltenerdionen oder Übergangsmetallionen dotierte Kristalle als Verstärkungsmedium verwendet, beispielsweise Nd:YAG-Kristalle, Nd:YVO4-Kristalle usw. Bei Flüssigkeitslasern werden häufig organische Farbstoffe als Verstärkungsmedium verwendet. Gaslaser nutzen Gas als Verstärkungsmedium, beispielsweise Kohlendioxidgas bei Kohlendioxidlasern und Helium- und Neongas bei Helium-Neon-Lasern.HalbleiterlaserVerwenden Sie Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid (GaAs) als Verstärkungsmedium.
Zu den wichtigsten Eigenschaften des Laserverstärkungsmediums gehören:
Energieniveaustruktur: Die Atome oder Moleküle im Verstärkungsmedium müssen eine geeignete Energieniveaustruktur aufweisen, um bei Anregung durch externe Energie eine Besetzungsumkehr zu erreichen. Dies bedeutet in der Regel, dass die Energiedifferenz zwischen den höheren und niedrigeren Energieniveaus der Photonenenergie einer bestimmten Wellenlänge entsprechen muss.

Übergangseigenschaften: Atome oder Moleküle in angeregten Zuständen benötigen stabile Übergangseigenschaften, um bei angeregter Strahlung kohärente Photonen freizusetzen. Dies erfordert eine hohe Quanteneffizienz und geringe Verluste des Verstärkungsmediums.
Thermische Stabilität und mechanische Festigkeit: In praktischen Anwendungen muss das Verstärkungsmedium Pumplicht und Laserleistung mit hoher Leistung standhalten und daher über eine gute thermische Stabilität und mechanische Festigkeit verfügen.
Optische Qualität: Die optische Qualität des Verstärkungsmediums ist entscheidend für die Leistung des Lasers. Es muss eine hohe Lichtdurchlässigkeit und geringe Streuverluste aufweisen, um die Qualität und Stabilität des Laserstrahls zu gewährleisten. Die Wahl des Laserverstärkungsmediums hängt von den Anwendungsanforderungen desLaser, Arbeitswellenlänge, Ausgangsleistung und andere Faktoren. Durch die Optimierung des Materials und der Struktur des Verstärkungsmediums können Leistung und Effizienz des Lasers weiter verbessert werden.