O "corazón" do láser: o medio de ganancia

O "corazón" do láser: gainmedium
In tecnoloxía láser, o/a/os/asmedio de ganancia láser(tamén coñecido como medio activo ou substancia de traballo láser) é o compoñente central doláserConsigue a inversión do número de partículas mediante bombeo, proporciona a capacidade de amplificación da luz, compensa a perda na cavidade resonante e, polo tanto, xera unha saída láser coherente. Sen un medio de ganancia axeitado, non habería un láser eficiente.
1. O concepto básico e o principio de funcionamento dos medios de ganancia.
A función dos medios de ganancia é amplificar a potencia óptica mediante a emisión estimulada. Normalmente, requírese bombeo externo (bombeo óptico ou bombeo eléctrico) para proporcionar enerxía para lograr unha inversión enerxética das partículas de nivel superior.
2. Requisitos para un medio de excelente ganancia:
Non todos os materiais se poden empregar como medios de ganancia. Requisitos clave: Transición láser: Existe unha forte sección transversal de emisión (o_em) no rango de lonxitudes de onda obxectivo. Alta transparencia: O material anfitrión é transparente para o láser e as lonxitudes de onda de bombeo. Absorción eficiente da bombeo: A coincidencia coa fonte de bombeo dispoñible (como o bombeo LD de 808 nm Nd:YAG) é axeitada para a vida útil de nivel superior (T): Unha vida útil longa é beneficiosa para a conmutación Q, unha vida útil curta é beneficiosa para a modulación. Alta eficiencia cuántica: Baixo extinción, baixa absorción do estado excitado. Produto o·T alto: Consegue unha ganancia elevada e un limiar baixo. Ancho de banda de ganancia amplo: Beneficioso para o axuste de lonxitudes de onda e pulsos ultracurtos. Propiedades térmicas e mecánicas: Alta condutividade térmica, baixo coeficiente termoóptico, limiar de dano elevado. Outras: Estabilidade química, sen higroscopicidade, limiar de dano elevado. Estes requisitos adoitan entrar en conflito entre si. Por exemplo, un ancho de banda amplo adoita significar unha sección transversal menor, e isto require un compromiso nos escenarios de aplicación.
O medio de ganancia é o factor decisivo pararendemento do láserDesde o clásico Nd:YAG ata as modernas fibras ópticas de alta potencia, os avances nos materiais ampliaron continuamente as aplicacións dos láseres. No deseño práctico, as simulacións numéricas adoitan ser necesarias para optimizar as concentracións de dopaxe, os esquemas de bombeo, etc.