Laservahvistusväliaineen keskeiset ominaisuudet

Mitkä ovat laservahvistusmateriaalien tärkeimmät ominaisuudet?

Laservahvistusväliaine, joka tunnetaan myös laserin työaineena, viittaa materiaalijärjestelmään, jota käytetään hiukkaspopulaation inversion aikaansaamiseksi ja stimuloidun säteilyn tuottamiseksi valon vahvistuksen aikaansaamiseksi. Se on laserin ydinosa, joka kuljettaa suurta määrää atomeja tai molekyylejä. Nämä atomit tai molekyylit voivat ulkoisen energian virityksen vaikutuksesta siirtyä virittyneeseen tilaan ja virittyneen säteilyn vaikutuksesta vapauttaa fotoneja muodostaenlaservaloLaservahvistusväliaine voi olla kiinteä, nestemäinen, kaasu- tai puolijohdemateriaali.
Kiinteän olomuodon lasereissa yleisesti käytettyjä vahvistusväliaineita ovat harvinaisten maametallien ioneilla tai siirtymämetallien ioneilla seostetut kiteet, kuten Nd:YAG-kiteet, Nd:YVO4-kiteet jne. Nestemäisissä lasereissa käytetään usein orgaanisia väriaineita vahvistusväliaineina. Kaasulaserit käyttävät vahvistusväliaineena kaasua, kuten hiilidioksidikaasua hiilidioksidilasereissa ja heliumia ja neonkaasua helium-neonlasereissa.Puolijohdelaseritkäytä vahvistusväliaineena puolijohdemateriaaleja, kuten galliumarsenidia (GaAs).
Laservahvistusväliaineen keskeisiä ominaisuuksia ovat:
Energiatasorakenne: Vahvistusväliaineen atomeilla tai molekyyleillä on oltava sopiva energiatasorakenne, jotta populaatio kääntyy päinvastaiseksi ulkoisen energian virityksen vaikutuksesta. Tämä tarkoittaa yleensä sitä, että korkeamman ja matalamman energiatason välisen energiaeron on vastattava tietyn aallonpituuden fotonienergiaa.

Siirtymäominaisuudet: Virittyneissä tiloissa olevilla atomeilla tai molekyyleillä on oltava vakaat siirtymäominaisuudet voidakseen vapauttaa koherentteja fotoneja virittyneen säteilyn aikana. Tämä edellyttää vahvistusväliaineelta korkeaa kvanttihyötysuhdetta ja pieniä häviöitä.
Lämpöstabiilius ja mekaaninen lujuus: Käytännön sovelluksissa vahvistusväliaineen on kestettävä suuritehoista pumppausvaloa ja laserin lähtöä, joten sillä on oltava hyvä lämpöstabiilius ja mekaaninen lujuus.
Optinen laatu: Vahvistusväliaineen optinen laatu on kriittinen laserin suorituskyvyn kannalta. Sen valonläpäisykyvyn on oltava korkea ja sirontahäviön oltava alhainen lasersäteen laadun ja vakauden varmistamiseksi. Lasersäteen vahvistusväliaineen valinta riippuu laitteen käyttövaatimuksista.laser, työaallonpituus, lähtöteho ja muut tekijät. Vahvistusväliaineen materiaalia ja rakennetta optimoimalla laserin suorituskykyä ja hyötysuhdetta voidaan parantaa entisestään.