Mga pangunahing katangian ng medium ng laser gain

Ano ang mga pangunahing katangian ng laser gain media?

Ang laser gain medium, na kilala rin bilang laser working substance, ay tumutukoy sa sistema ng materyal na ginagamit upang makamit ang particle population inversion at makabuo ng stimulated radiation upang makamit ang light amplification. Ito ang pangunahing bahagi ng laser, na nagdadala ng malaking bilang ng mga atomo o molekula, ang mga atomo o molekulang ito sa ilalim ng excitation ng panlabas na enerhiya, ay maaaring lumipat sa excited state, at sa pamamagitan ng excited radiation ay naglalabas ng mga photon, kaya bumubuo ng isangliwanag ng laserAng laser gain medium ay maaaring solid, likido, gas o semiconductor material.
Sa mga solid-state laser, ang karaniwang ginagamit na gain media ay mga kristal na may doping rare earth ions o transition metal ions, tulad ng mga Nd:YAG crystals, Nd:YVO4 crystals, atbp. Sa mga liquid laser, ang mga organic dyes ay kadalasang ginagamit bilang gain media. Ang mga gas laser ay gumagamit ng gas bilang gain medium, tulad ng carbon dioxide gas sa mga carbon dioxide laser, at helium at neon gas sa mga helium-neon laser.Mga laser na semikonduktorgumamit ng mga materyales na semiconductor bilang gain medium, tulad ng gallium arsenide (GaAs).
Ang mga pangunahing katangian ng laser gain medium ay kinabibilangan ng:
Istruktura ng antas ng enerhiya: Ang mga atomo o molekula sa gain medium ay kailangang magkaroon ng angkop na istruktura ng antas ng enerhiya upang makamit ang pagbaligtad ng populasyon sa ilalim ng paggulo ng panlabas na enerhiya. Karaniwang nangangahulugan ito na ang pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng mas mataas at mas mababang antas ng enerhiya ay kailangang tumugma sa enerhiya ng photon ng isang partikular na wavelength.

Mga Katangian ng Transisyon: Ang mga atomo o molekula sa mga excited states ay kailangang magkaroon ng matatag na mga katangian ng transisyon upang makapaglabas ng mga coherent photon sa panahon ng excited radiation. Kinakailangan nito na ang gain medium ay magkaroon ng mataas na quantum efficiency at mababang loss.
Estabilidad ng init at lakas mekanikal: Sa mga praktikal na aplikasyon, ang gain medium ay kailangang makatiis sa mataas na lakas ng ilaw ng bomba at output ng laser, kaya kailangan nitong magkaroon ng mahusay na estabilidad ng init at lakas mekanikal.
Kalidad ng optika: Ang kalidad ng optika ng gain medium ay mahalaga sa pagganap ng laser. Kailangan nitong magkaroon ng mataas na transmittance ng liwanag at mababang scattering loss upang matiyak ang kalidad at katatagan ng laser beam. Ang pagpili ng laser gain medium ay depende sa mga kinakailangan sa aplikasyon ng laser.laser, working wavelength, output power at iba pang mga salik. Sa pamamagitan ng pag-optimize sa materyal at istruktura ng gain medium, ang pagganap at kahusayan ng laser ay maaaring higit pang mapabuti.