Nøkkelegenskaper til laserforsterkningsmedium

Hva er de viktigste egenskapene til laserforsterkningsmedier?

Laserforsterkningsmedium, også kjent som laserarbeidsstoff, refererer til materialsystemet som brukes for å oppnå partikkelpopulasjonsinversjon og generere stimulert stråling for å oppnå lysforsterkning. Det er kjernekomponenten i laseren, som bærer et stort antall atomer eller molekyler, disse atomene eller molekylene under eksitasjon av ekstern energi, kan gå over til den eksiterte tilstanden, og gjennom den eksiterte strålingen frigjøres fotoner, og dermed danne enlaserlys. Laserforsterkningsmediet kan være et fast, flytende, gass- eller halvledermateriale.
I faststofflasere er de vanligste forsterkningsmediene krystaller dopet med sjeldne jordartsioner eller overgangsmetallioner, slik som Nd:YAG-krystaller, Nd:YVO4-krystaller osv. I flytende lasere brukes ofte organiske fargestoffer som forsterkningsmedier. Gasslasere bruker gass som forsterkningsmedium, for eksempel karbondioksidgass i karbondioksidlasere, og helium og neongass i helium-neonlasere.Halvlederlaserebruk halvledermaterialer som forsterkningsmedium, slik som galliumarsenid (GaAs).
Nøkkelegenskapene til laserforsterkningsmediet inkluderer:
Energinivåstruktur: Atomene eller molekylene i forsterkningsmediet må ha en passende energinivåstruktur for å oppnå en populasjonsreversering under eksitering av ekstern energi. Dette betyr vanligvis at energiforskjellen mellom høyere og lavere energinivåer må matche fotonenergien til en bestemt bølgelengde.

Overgangsegenskaper: Atomer eller molekyler i eksiterte tilstander må ha stabile overgangsegenskaper for å frigjøre koherente fotoner under eksitert stråling. Dette krever at forsterkningsmediet har høy kvanteeffektivitet og lavt tap.
Termisk stabilitet og mekanisk styrke: I praktiske applikasjoner må forsterkningsmediet tåle pumpelys og lasereffekt med høy effekt, så det må ha god termisk stabilitet og mekanisk styrke.
Optisk kvalitet: Den optiske kvaliteten til forsterkningsmediet er avgjørende for ytelsen til laseren. Den må ha høy lystransmittans og lavt spredningstap for å sikre kvaliteten og stabiliteten til laserstrålen. Valget av laserforsterkningsmedium avhenger av applikasjonskravene tillaser, arbeidsbølgelengde, utgangseffekt og andre faktorer. Ved å optimalisere materialet og strukturen til forsterkningsmediet, kan ytelsen og effektiviteten til laseren forbedres ytterligere.