Cơ chế bơm: Động lực thúc đẩy laser

Phương pháp tiếp cận đa dạng để đạt được sự đảo ngược dân số

Sự lựa chọn của cơ chế bơm là then chốt trong thiết kế laser, ảnh hưởng đến mọi thứ từ hiệu quả đến bước sóng đầu ra. Bơm quang học, sử dụng các nguồn ánh sáng bên ngoài như flashlamp hoặc laser khác, là phổ biến trong laser trạng thái rắn và thuốc nhuộm. Phương pháp xả điện thường được sử dụng trong laser khí, trong khi laser bán dẫn thường sử dụng phun electron. Hiệu quả của các cơ chế bơm này, đặc biệt là trong các laser trạng thái rắn được bơm diode, là một trọng tâm đáng kể của nghiên cứu gần đây, mang lại hiệu quả và tính gọn gàng cao hơn [3].

Cân nhắc kỹ thuật về hiệu quả bơm

Hiệu quả của quá trình bơm là một khía cạnh quan trọng của thiết kế laser, ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể và sự phù hợp của ứng dụng. Trong laser trạng thái rắn, sự lựa chọn giữa flashlamp và điốt laser như một nguồn bơm có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của hệ thống, tải nhiệt và chất lượng chùm tia. Sự phát triển của các điốt laser hiệu quả cao, năng lượng cao đã cách mạng hóa các hệ thống laser DPSS, cho phép các thiết kế nhỏ gọn và hiệu quả hơn [4].

Khoang quang học: Kỹ thuật chùm tia laser

Thiết kế khoang: Một hành động cân bằng của vật lý và kỹ thuật

Khoang quang, hay bộ cộng hưởng, không chỉ là một thành phần thụ động mà là người tham gia tích cực trong việc định hình chùm tia laser. Thiết kế của khoang, bao gồm độ cong và căn chỉnh của gương, đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định độ ổn định, cấu trúc chế độ và đầu ra của laser. Khoang phải được thiết kế để tăng cường mức tăng quang học trong khi giảm thiểu tổn thất, một thách thức kết hợp kỹ thuật quang học với quang học sóng5.

Điều kiện dao động và lựa chọn chế độ

Đối với dao động laser xảy ra, mức tăng được cung cấp bởi môi trường phải vượt quá tổn thất trong khoang. Điều kiện này, kết hợp với yêu cầu chồng chất sóng kết hợp, chỉ ra rằng chỉ có một số chế độ dọc nhất định được hỗ trợ. Khoảng cách chế độ và cấu trúc chế độ tổng thể bị ảnh hưởng bởi chiều dài vật lý của khoang và chỉ số khúc xạ của môi trường tăng [6].

Phần kết luận

Thiết kế và hoạt động của các hệ thống laser bao gồm một phổ rộng các nguyên tắc vật lý và kỹ thuật. Từ cơ học lượng tử điều chỉnh môi trường tăng đến kỹ thuật phức tạp của khoang quang, mỗi thành phần của hệ thống laser đóng vai trò quan trọng trong chức năng tổng thể của nó. Bài viết này đã cung cấp một cái nhìn thoáng qua về thế giới phức tạp của công nghệ laser, cung cấp những hiểu biết cộng hưởng với sự hiểu biết nâng cao của các giáo sư và kỹ sư quang học trong lĩnh vực này.