Características clave do medio de ganancia láser

Cales son as principais características dos medios de ganancia láser?

O medio de ganancia de láser, tamén coñecido como substancia de traballo láser, refírese ao sistema de material utilizado para lograr a inversión da poboación de partículas e xerar radiación estimulada para conseguir a amplificación da luz. É o compoñente central do láser, que transporta un gran número de átomos ou moléculas, estes átomos ou moléculas baixo a excitación de enerxía externa, poden pasar ao estado excitado e, a través da radiación excitada, liberan fotóns, formando así unluz láser. O medio de ganancia do láser pode ser un material sólido, líquido, gaseoso ou semicondutor.
Nos láseres de estado sólido, os medios de ganancia de uso habitual son cristais dopados con ións de terras raras ou ións de metais de transición, como cristais Nd:YAG, cristais Nd:YVO4, etc. Nos láseres líquidos, os colorantes orgánicos adoitan usarse como medios de ganancia. Os láseres de gas usan o gas como medio de ganancia, como o gas dióxido de carbono nos láseres de dióxido de carbono e o helio e o gas neón nos láseres de helio e neón.Láseres semicondutoresutilizar materiais semicondutores como medio de ganancia, como o arseniuro de galio (GaAs).
As principais características do medio de ganancia láser inclúen:
Estrutura do nivel de enerxía: os átomos ou moléculas do medio de ganancia precisan ter unha estrutura de nivel de enerxía axeitada para lograr unha reversión da poboación baixo a excitación da enerxía externa. Isto xeralmente significa que a diferenza de enerxía entre os niveis de enerxía superior e inferior debe coincidir coa enerxía fotónica dunha determinada lonxitude de onda.

Propiedades de transición: os átomos ou moléculas en estados excitados necesitan ter propiedades de transición estables para liberar fotóns coherentes durante a radiación excitada. Isto require que o medio de ganancia teña unha alta eficiencia cuántica e unha baixa perda.
Estabilidade térmica e resistencia mecánica: en aplicacións prácticas, o medio de ganancia debe soportar a luz da bomba de alta potencia e a saída de láser, polo que debe ter unha boa estabilidade térmica e resistencia mecánica.
Calidade óptica: a calidade óptica do medio de ganancia é fundamental para o rendemento do láser. Debe ter unha alta transmisión de luz e unha baixa perda de dispersión para garantir a calidade e estabilidade do feixe láser. A elección do medio de ganancia do láser depende dos requisitos de aplicaciónláser, lonxitude de onda de traballo, potencia de saída e outros factores. Ao optimizar o material e a estrutura do medio de ganancia, o rendemento e a eficiencia do láser pódense mellorar aínda máis.