లేజర్‌లో ఆప్టికల్ పంపింగ్ అంటే ఏమిటి?

ప్రాంప్ట్ పోస్ట్ కోసం మా సోషల్ మీడియాకు సభ్యత్వాన్ని పొందండి

దాని సారాంశంలో, లేజర్ పంపింగ్ అనేది లేజర్ కాంతిని విడుదల చేయగల స్థితిని సాధించడానికి ఒక మాధ్యమాన్ని శక్తివంతం చేసే ప్రక్రియ. ఇది సాధారణంగా కాంతి లేదా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని మాధ్యమంలోకి ప్రవేశపెట్టడం ద్వారా జరుగుతుంది, దాని అణువులను ఉత్తేజపరుస్తుంది మరియు పొందికైన కాంతి యొక్క ఉద్గారానికి దారితీస్తుంది. 20 వ శతాబ్దం మధ్యలో మొదటి లేజర్స్ వచ్చినప్పటి నుండి ఈ పునాది ప్రక్రియ గణనీయంగా అభివృద్ధి చెందింది.

తరచుగా రేటు సమీకరణాల ద్వారా రూపొందించబడినప్పటికీ, లేజర్ పంపింగ్ ప్రాథమికంగా క్వాంటం యాంత్రిక ప్రక్రియ. ఇది ఫోటాన్లు మరియు లాభం మాధ్యమం యొక్క అణు లేదా పరమాణు నిర్మాణం మధ్య క్లిష్టమైన పరస్పర చర్యలను కలిగి ఉంటుంది. అధునాతన నమూనాలు రబీ డోలనాలు వంటి దృగ్విషయాన్ని పరిగణిస్తాయి, ఇవి ఈ పరస్పర చర్యలపై మరింత సూక్ష్మమైన అవగాహనను అందిస్తాయి.

లేజర్ పంపింగ్ అనేది శక్తి, సాధారణంగా కాంతి లేదా విద్యుత్ ప్రవాహం రూపంలో, దాని అణువులను లేదా అణువులను అధిక శక్తి స్థితులకు పెంచడానికి లేజర్ యొక్క లాభం మాధ్యమానికి సరఫరా చేయబడుతుంది. జనాభా విలోమం సాధించడానికి ఈ శక్తి బదిలీ చాలా ముఖ్యమైనది, ఇది తక్కువ శక్తి స్థితిలో కంటే ఎక్కువ కణాలు ఉత్సాహంగా ఉన్న స్థితి, ఇది ఉత్తేజిత ఉద్గారాల ద్వారా కాంతిని విస్తరించడానికి మాధ్యమాన్ని అనుమతిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో క్లిష్టమైన క్వాంటం పరస్పర చర్యలు ఉంటాయి, తరచుగా రేటు సమీకరణాలు లేదా మరింత అధునాతన క్వాంటం యాంత్రిక చట్రాల ద్వారా రూపొందించబడతాయి. ముఖ్య అంశాలు పంప్ సోర్స్ (లేజర్ డయోడ్లు లేదా ఉత్సర్గ దీపాలు వంటివి), పంప్ జ్యామితి (సైడ్ లేదా ఎండ్ పంపింగ్) మరియు లాభం మాధ్యమం యొక్క నిర్దిష్ట అవసరాలకు సరిపోయేలా పంప్ లైట్ లక్షణాల (స్పెక్ట్రం, తీవ్రత, పుంజం నాణ్యత, ధ్రువణత) యొక్క ఆప్టిమైజేషన్. సాలిడ్-స్టేట్, సెమీకండక్టర్ మరియు గ్యాస్ లేజర్‌లతో సహా వివిధ లేజర్ రకాల్లో లేజర్ పంపింగ్ ప్రాథమికమైనది మరియు లేజర్ యొక్క సమర్థవంతమైన మరియు సమర్థవంతమైన ఆపరేషన్‌కు ఇది అవసరం.

ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేసిన లేజర్‌ల రకాలు

 

1. డోప్డ్ ఇన్సులేటర్లతో ఘన-స్థితి లేజర్‌లు

· అవలోకనం:ఈ లేజర్‌లు విద్యుత్తు ఇన్సులేటింగ్ హోస్ట్ మాధ్యమాన్ని ఉపయోగిస్తాయి మరియు లేజర్-యాక్టివ్ అయాన్లను శక్తివంతం చేయడానికి ఆప్టికల్ పంపింగ్ మీద ఆధారపడతాయి. యాగ్ లేజర్‌లలో నియోడైమియం ఒక సాధారణ ఉదాహరణ.

·ఇటీవలి పరిశోధన:ఎ స్టడీ ఎ. యాంటిపోవ్ మరియు ఇతరులు. స్పిన్-ఎక్స్ఛేంజ్ ఆప్టికల్ పంపింగ్ కోసం ఘన-స్థితి సమీప-IR లేజర్‌ను చర్చిస్తుంది. ఈ పరిశోధన సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ టెక్నాలజీలో, ముఖ్యంగా సమీప-ఇన్ఫ్రారెడ్ స్పెక్ట్రంలో పురోగతిని హైలైట్ చేస్తుంది, ఇది మెడికల్ ఇమేజింగ్ మరియు టెలికమ్యూనికేషన్స్ వంటి అనువర్తనాలకు కీలకమైనది.

మరింత పఠనం:స్పిన్-ఎక్స్ఛేంజ్ ఆప్టికల్ పంపింగ్ కోసం ఘన-స్థితి సమీప-IR లేజర్

2. సెమీకండక్టర్ లేజర్స్

·సాధారణ సమాచారం: సాధారణంగా విద్యుత్తుతో పంప్ చేయబడిన, సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు ఆప్టికల్ పంపింగ్ నుండి కూడా ప్రయోజనం పొందవచ్చు, ప్రత్యేకించి నిలువు బాహ్య కుహరం ఉపరితల ఉద్గార లేజర్‌లు (వెక్సెల్స్) వంటి అధిక ప్రకాశం అవసరమయ్యే అనువర్తనాల్లో.

·ఇటీవలి పరిణామాలు: అల్ట్రాఫాస్ట్ సాలిడ్-స్టేట్ మరియు సెమీకండక్టర్ లేజర్స్ నుండి ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనలపై యు. కెల్లర్ యొక్క పని డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ మరియు సెమీకండక్టర్ లేజర్ల నుండి స్థిరమైన ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనల తరం గురించి అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది. ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ మెట్రాలజీలో అనువర్తనాలకు ఈ పురోగతి ముఖ్యమైనది.

మరింత పఠనం:అల్ట్రాఫాస్ట్ సాలిడ్-స్టేట్ మరియు సెమీకండక్టర్ లేజర్ల నుండి ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెనలు

3. గ్యాస్ లేజర్స్

·గ్యాస్ లేజర్‌లలో ఆప్టికల్ పంపింగ్: ఆల్కలీ ఆవిరి లేజర్‌ల వంటి కొన్ని రకాల గ్యాస్ లేజర్‌లు ఆప్టికల్ పంపింగ్ ఉపయోగిస్తాయి. ఈ లేజర్‌లను తరచుగా నిర్దిష్ట లక్షణాలతో పొందికైన కాంతి వనరులు అవసరమయ్యే అనువర్తనాల్లో ఉపయోగిస్తారు.

 

 

ఆప్టికల్ పంపింగ్ కోసం మూలాలు

ఉత్సర్గ దీపాలు: దీపం-పంప్డ్ లేజర్‌లలో సాధారణం, ఉత్సర్గ దీపాలు వాటి అధిక శక్తి మరియు విస్తృత స్పెక్ట్రం కోసం ఉపయోగించబడతాయి. యా మాండ్రికో మరియు ఇతరులు. సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ల యొక్క క్రియాశీల మీడియా ఆప్టికల్ పంపింగ్ జినాన్ దీపాలలో ప్రేరణ ఆర్క్ డిశ్చార్జ్ జనరేషన్ యొక్క శక్తి నమూనాను అభివృద్ధి చేసింది. ఈ మోడల్ సమర్థవంతమైన లేజర్ ఆపరేషన్ కోసం కీలకమైన ప్రేరణ పంపింగ్ దీపాల పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి సహాయపడుతుంది.

లేజర్ డయోడ్లు:డయోడ్-పంప్డ్ లేజర్‌లలో ఉపయోగించబడుతుంది, లేజర్ డయోడ్లు అధిక సామర్థ్యం, ​​కాంపాక్ట్ పరిమాణం మరియు చక్కగా ట్యూన్ చేసే సామర్థ్యం వంటి ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి.

మరింత పఠనం:లేజర్ డయోడ్ అంటే ఏమిటి?

ఫ్లాష్ లాంప్స్. అవి లేజర్ మాధ్యమాన్ని ఉత్తేజపరిచే అధిక-తీవ్రత కలిగిన కాంతిని అందిస్తాయి.

ఆర్క్ లాంప్స్: ఫ్లాష్ దీపాల మాదిరిగానే కానీ నిరంతర ఆపరేషన్ కోసం రూపొందించబడింది, ఆర్క్ లాంప్స్ తీవ్రమైన కాంతి యొక్క స్థిరమైన మూలాన్ని అందిస్తాయి. నిరంతర వేవ్ (సిడబ్ల్యు) లేజర్ ఆపరేషన్ అవసరమయ్యే అనువర్తనాల్లో ఇవి ఉపయోగించబడతాయి.

LED లు (కాంతి ఉద్గార డొయోడ్లు: లేజర్ డయోడ్ల వలె సాధారణం కానప్పటికీ, కొన్ని తక్కువ-శక్తి అనువర్తనాల్లో ఆప్టికల్ పంపింగ్ కోసం LED లను ఉపయోగించవచ్చు. వారి సుదీర్ఘ జీవితం, తక్కువ ఖర్చు మరియు వివిధ తరంగదైర్ఘ్యాలలో లభ్యత కారణంగా అవి ప్రయోజనకరంగా ఉంటాయి.

సూర్యకాంతి: కొన్ని ప్రయోగాత్మక సెటప్‌లలో, సాంద్రీకృత సూర్యకాంతి సౌర-పంప్డ్ లేజర్‌లకు పంపు మూలంగా ఉపయోగించబడింది. ఈ పద్ధతి సౌరశక్తిని ఉపయోగిస్తుంది, ఇది పునరుత్పాదక మరియు ఖర్చుతో కూడుకున్న వనరుగా మారుతుంది, అయినప్పటికీ ఇది కృత్రిమ కాంతి వనరులతో పోలిస్తే తక్కువ నియంత్రించదగినది మరియు తక్కువ తీవ్రమైనది.

ఫైబర్-కపుల్డ్ లేజర్ డయోడ్లు: ఇవి లేజర్ డయోడ్లు ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లతో పాటు, పంప్ కాంతిని లేజర్ మాధ్యమానికి మరింత సమర్థవంతంగా అందిస్తాయి. ఈ పద్ధతి ఫైబర్ లేజర్‌లలో మరియు పంప్ లైట్ యొక్క ఖచ్చితమైన పంపిణీ చాలా ముఖ్యమైన పరిస్థితులలో ప్రత్యేకంగా ఉపయోగపడుతుంది.

ఇతర లేజర్లు: కొన్నిసార్లు, ఒక లేజర్ మరొకదాన్ని పంప్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఉదాహరణకు, ఫ్రీక్వెన్సీ-డ్యూల్డ్ ND: డై లేజర్‌ను పంప్ చేయడానికి YAG లేజర్ ఉపయోగించవచ్చు. సాంప్రదాయిక కాంతి వనరులతో సులభంగా సాధించని పంపింగ్ ప్రక్రియకు నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాలు అవసరమైనప్పుడు ఈ పద్ధతి తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది. 

 

డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్

ప్రారంభ శక్తి మూలం: ఈ ప్రక్రియ డయోడ్ లేజర్‌తో మొదలవుతుంది, ఇది పంప్ సోర్స్‌గా పనిచేస్తుంది. డయోడ్ లేజర్‌లు వాటి సామర్థ్యం, ​​కాంపాక్ట్ పరిమాణం మరియు నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద కాంతిని విడుదల చేసే సామర్థ్యం కోసం ఎంపిక చేయబడతాయి.

పంప్ లైట్:డయోడ్ లేజర్ ఘన-స్థితి లాభం మాధ్యమం ద్వారా గ్రహించబడే కాంతిని విడుదల చేస్తుంది. డయోడ్ లేజర్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం లాభం మాధ్యమం యొక్క శోషణ లక్షణాలకు సరిపోయేలా ఉంటుంది.

ఘన-స్థితిమీడియం లాభం

పదార్థం:DPSS లేజర్‌లలో లాభం మాధ్యమం సాధారణంగా ND: YAG (నియోడైమియం-డోప్డ్ య్ట్రియం అల్యూమినియం గార్నెట్), ND: YVO4 (నియోడైమియం-డోప్డ్ Yttrium ఆర్థోవనాడేట్), లేదా YB: YAG (Ytterbium-doped yttrium అల్యూమిన్ గార్నెట్).

డోపింగ్:ఈ పదార్థాలు అరుదైన-భూమి అయాన్లతో (ND లేదా YB వంటివి) డోప్ చేయబడతాయి, ఇవి క్రియాశీల లేజర్ అయాన్లు.

 

శక్తి శోషణ మరియు ఉత్సాహం:డయోడ్ లేజర్ నుండి పంప్ లైట్ లాభం మాధ్యమంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు, అరుదైన-భూమి అయాన్లు ఈ శక్తిని గ్రహిస్తాయి మరియు అధిక శక్తి స్థితులకు ఉత్సాహంగా ఉంటాయి.

జనాభా విలోమం

జనాభా విలోమం సాధించడం:లాభం మాధ్యమంలో జనాభా విలోమం సాధించడం లేజర్ చర్యకు కీలకం. దీని అర్థం భూమి స్థితిలో కంటే ఎక్కువ అయాన్లు ఉత్తేజిత స్థితిలో ఉన్నాయి.

ఉత్తేజిత ఉద్గారం:జనాభా విలోమం సాధించిన తర్వాత, ఉత్తేజిత మరియు గ్రౌండ్ స్టేట్స్ మధ్య శక్తి వ్యత్యాసానికి అనుగుణమైన ఫోటాన్ పరిచయం ఉత్తేజిత అయాన్లను గ్రౌండ్ స్టేట్‌కు తిరిగి రావడానికి ప్రేరేపిస్తుంది, ఈ ప్రక్రియలో ఫోటాన్‌ను విడుదల చేస్తుంది.

 

ఆప్టికల్ రెసొనేటర్

అద్దాలు: లాభం మాధ్యమం ఆప్టికల్ రెసొనేటర్ లోపల ఉంచబడుతుంది, సాధారణంగా మాధ్యమం యొక్క ప్రతి చివర రెండు అద్దాల ద్వారా ఏర్పడుతుంది.

అభిప్రాయం మరియు విస్తరణ: అద్దాలలో ఒకటి చాలా ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు మరొకటి పాక్షికంగా ప్రతిబింబిస్తుంది. ఫోటాన్లు ఈ అద్దాల మధ్య ముందుకు వెనుకకు బౌన్స్ అవుతాయి, ఎక్కువ ఉద్గారాలను ఉత్తేజపరుస్తాయి మరియు కాంతిని విస్తరిస్తాయి.

 

లేజర్ ఉద్గారం

పొందికైన కాంతి: విడుదలయ్యే ఫోటాన్లు పొందికైనవి, అంటే అవి దశలో ఉంటాయి మరియు అదే తరంగదైర్ఘ్యం కలిగి ఉంటాయి.

అవుట్పుట్: పాక్షికంగా ప్రతిబింబించే అద్దం ఈ కాంతిలో కొంత భాగాన్ని దాటడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది DPSS లేజర్ నుండి నిష్క్రమించే లేజర్ పుంజం ఏర్పడుతుంది.

 

పంపింగ్ జ్యామితి: సైడ్ వర్సెస్ ఎండ్ పంపింగ్

 

పంపింగ్ పద్ధతి వివరణ అనువర్తనాలు ప్రయోజనాలు సవాళ్లు
సైడ్ పంపింగ్ పంప్ లైట్ లేజర్ మాధ్యమానికి లంబంగా ప్రవేశపెట్టింది రాల్ లేజులు పంప్ లైట్ యొక్క ఏకరీతి పంపిణీ, అధిక-శక్తి అనువర్తనాలకు అనువైనది ఏకరీతి కాని లాభం పంపిణీ, తక్కువ పుంజం నాణ్యత
ఎండ్ పంపింగ్ పంప్ లైట్ లేజర్ పుంజం వలె అదే అక్షం వెంట దర్శకత్వం వహిస్తుంది ND వంటి ఘన-స్థితి లేజర్‌లు: యాగ్ ఏకరీతి లాభం పంపిణీ, అధిక పుంజం నాణ్యత సంక్లిష్ట అమరిక, అధిక-శక్తి లేజర్‌లలో తక్కువ సామర్థ్యం గల వేడి వెదజల్లడం

సమర్థవంతమైన పంప్ లైట్ కోసం అవసరాలు

 

అవసరం ప్రాముఖ్యత ప్రభావం/సమతుల్యత అదనపు గమనికలు
స్పెక్ట్రం అనుకూలత తరంగదైర్ఘ్యం తప్పనిసరిగా లేజర్ మాధ్యమం యొక్క శోషణ స్పెక్ట్రంతో సరిపోలాలి సమర్థవంతమైన శోషణ మరియు సమర్థవంతమైన జనాభా విలోమం నిర్ధారిస్తుంది -
తీవ్రత కావలసిన ఉత్తేజిత స్థాయికి తగినంతగా ఉండాలి మితిమీరిన అధిక తీవ్రతలు ఉష్ణ నష్టాన్ని కలిగిస్తాయి; చాలా తక్కువ జనాభా విలోమం సాధించదు -
పుంజం నాణ్యత ఎండ్-పంప్డ్ లేజర్లలో ముఖ్యంగా కీలకం సమర్థవంతమైన కలయికను నిర్ధారిస్తుంది మరియు ఉద్గార లేజర్ పుంజం నాణ్యతకు దోహదం చేస్తుంది పంప్ లైట్ మరియు లేజర్ మోడ్ వాల్యూమ్ యొక్క ఖచ్చితమైన అతివ్యాప్తికి అధిక పుంజం నాణ్యత చాలా ముఖ్యమైనది
ధ్రువణత అనిసోట్రోపిక్ లక్షణాలతో మీడియా కోసం అవసరం శోషణ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది మరియు ఉద్గార లేజర్ కాంతి ధ్రువణాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది నిర్దిష్ట ధ్రువణ స్థితి అవసరం కావచ్చు
తీవ్రత శబ్దం తక్కువ శబ్దం స్థాయిలు కీలకం పంప్ లైట్ ఇంటెన్సిటీలో హెచ్చుతగ్గులు లేజర్ అవుట్పుట్ నాణ్యత మరియు స్థిరత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి అధిక స్థిరత్వం మరియు ఖచ్చితత్వం అవసరమయ్యే అనువర్తనాలకు ముఖ్యమైనది
సంబంధిత లేజర్ అప్లికేషన్
సంబంధిత ఉత్పత్తులు

పోస్ట్ సమయం: DEC-01-2023