ویژگی‌های کلیدی محیط فعال لیزر

ویژگی‌های کلیدی محیط‌های تقویت لیزر چیست؟

محیط فعال لیزر، که به عنوان ماده‌ی فعال لیزر نیز شناخته می‌شود، به سیستم ماده‌ای اشاره دارد که برای دستیابی به وارونگی جمعیت ذرات و تولید تابش تحریک‌شده برای دستیابی به تقویت نور استفاده می‌شود. این جزء اصلی لیزر است که تعداد زیادی اتم یا مولکول را حمل می‌کند، این اتم‌ها یا مولکول‌ها تحت تحریک انرژی خارجی می‌توانند به حالت برانگیخته منتقل شوند و از طریق تابش برانگیخته فوتون آزاد کنند و در نتیجه یک ... تشکیل دهند.نور لیزرمحیط تقویت لیزر می‌تواند جامد، مایع، گاز یا ماده نیمه‌هادی باشد.
در لیزرهای حالت جامد، محیط‌های بهره‌ای که معمولاً استفاده می‌شوند، کریستال‌هایی هستند که با یون‌های عناصر خاکی کمیاب یا یون‌های فلزات واسطه آلاییده شده‌اند، مانند کریستال‌های Nd:YAG، کریستال‌های Nd:YVO4 و غیره. در لیزرهای مایع، اغلب از رنگ‌های آلی به عنوان محیط بهره استفاده می‌شود. لیزرهای گازی از گاز به عنوان محیط بهره استفاده می‌کنند، مانند گاز دی‌اکسید کربن در لیزرهای دی‌اکسید کربن و گاز هلیوم و نئون در لیزرهای هلیوم-نئون.لیزرهای نیمه‌رسانااز مواد نیمه‌هادی به عنوان محیط افزایش استفاده کنید، مانند گالیوم آرسنید (GaAs).
ویژگی‌های کلیدی محیط تقویت لیزر عبارتند از:
ساختار تراز انرژی: اتم‌ها یا مولکول‌های موجود در محیط تقویت‌کننده باید ساختار تراز انرژی مناسبی داشته باشند تا بتوانند تحت تحریک انرژی خارجی، معکوس شدن جمعیت را محقق کنند. این معمولاً به این معنی است که اختلاف انرژی بین ترازهای انرژی بالاتر و پایین‌تر باید با انرژی فوتون یک طول موج خاص مطابقت داشته باشد.

خواص گذار: اتم‌ها یا مولکول‌ها در حالت‌های برانگیخته باید خواص گذار پایداری داشته باشند تا بتوانند فوتون‌های همدوس را در طول تابش برانگیخته آزاد کنند. این امر مستلزم آن است که محیط تقویت‌کننده، بازده کوانتومی بالا و اتلاف کم داشته باشد.
پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی: در کاربردهای عملی، محیط تقویت باید در برابر نور پمپ با توان بالا و خروجی لیزر مقاومت کند، بنابراین باید پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی خوبی داشته باشد.
کیفیت نوری: کیفیت نوری محیط تقویت برای عملکرد لیزر بسیار مهم است. برای اطمینان از کیفیت و پایداری پرتو لیزر، باید عبور نور بالا و اتلاف پراکندگی کم داشته باشد. انتخاب محیط تقویت لیزر به الزامات کاربرد بستگی دارد.لیزر، طول موج کاری، توان خروجی و سایر عوامل. با بهینه‌سازی مواد و ساختار محیط تقویت، عملکرد و کارایی لیزر می‌تواند بیشتر بهبود یابد.