Основни характеристики на лазерната усилваща среда

Какви са ключовите характеристики на медиите за лазерно усилване?

Средата за лазерно усилване, известна още като лазерно работно вещество, се отнася до материалната система, използвана за постигане на инверсия на популацията на частиците и генериране на стимулирано лъчение за постигане на усилване на светлината. Това е основният компонент на лазера, носещ голям брой атоми или молекули, тези атоми или молекули при възбуждане на външна енергия могат да преминат към възбудено състояние и чрез възбуденото лъчение освобождават фотони, като по този начин образуватлазерна светлина. Средата за лазерно усилване може да бъде твърд, течен, газообразен или полупроводников материал.
В твърдотелните лазери често използваните усилващи среди са кристали, легирани с редкоземни йони или йони на преходни метали, като Nd:YAG кристали, Nd:YVO4 кристали и т.н. В течните лазери органичните багрила често се използват като усилващи среди. Газовите лазери използват газ като усилваща среда, като газ въглероден диоксид в лазерите с въглероден диоксид и хелий и неонов газ в хелий-неонови лазери.Полупроводникови лазериизползвайте полупроводникови материали като усилваща среда, като галиев арсенид (GaAs).
Основните характеристики на лазерната усилваща среда включват:
Структура на енергийното ниво: Атомите или молекулите в усилващата среда трябва да имат подходяща структура на енергийното ниво, за да се постигне обръщане на населението при възбуждане на външна енергия. Това обикновено означава, че енергийната разлика между по-високите и по-ниските енергийни нива трябва да съответства на фотонната енергия на определена дължина на вълната.

Преходни свойства: Атомите или молекулите във възбудени състояния трябва да имат стабилни преходни свойства, за да освободят кохерентни фотони по време на възбудено излъчване. Това изисква усилващата среда да има висока квантова ефективност и ниски загуби.
Термична стабилност и механична якост: При практически приложения усилващата среда трябва да издържа на помпа с висока мощност и лазерен изход, така че трябва да има добра термична стабилност и механична якост.
Оптично качество: Оптичното качество на усилващата среда е критично за работата на лазера. Той трябва да има висока пропускливост на светлина и ниска загуба на разсейване, за да гарантира качеството и стабилността на лазерния лъч. Изборът на среда за лазерно усилване зависи от изискванията за приложение налазер, работна дължина на вълната, изходна мощност и други фактори. Чрез оптимизиране на материала и структурата на усилващата среда, производителността и ефективността на лазера могат да бъдат допълнително подобрени.