Caratteristiche chiave del mezzo di guadagno laser

Quali sono le caratteristiche chiave dei mezzi di guadagno laser?

Il mezzo di guadagno laser, noto anche come sostanza di lavoro laser, si riferisce al sistema materiale utilizzato per ottenere l'inversione della popolazione di particelle e generare radiazioni stimolate per ottenere l'amplificazione della luce. È il componente principale del laser, che trasporta un gran numero di atomi o molecole, questi atomi o molecole sotto l'eccitazione dell'energia esterna, possono passare allo stato eccitato e attraverso la radiazione eccitata rilasciano fotoni, formando così unluce laser. Il mezzo di guadagno del laser può essere un materiale solido, liquido, gassoso o semiconduttore.
Nei laser a stato solido, i mezzi di guadagno comunemente usati sono cristalli drogati con ioni di terre rare o ioni di metalli di transizione, come cristalli Nd:YAG, cristalli Nd:YVO4, ecc. Nei laser liquidi, i coloranti organici sono spesso usati come mezzi di guadagno. I laser a gas utilizzano il gas come mezzo di guadagno, come il gas anidride carbonica nei laser ad anidride carbonica e l'elio e il gas neon nei laser elio-neon.Laser a semiconduttoreutilizzare materiali semiconduttori come mezzo di guadagno, come l'arseniuro di gallio (GaAs).
Le caratteristiche principali del mezzo di guadagno laser includono:
Struttura del livello energetico: gli atomi o le molecole nel mezzo di guadagno devono avere una struttura del livello energetico adeguata per ottenere un'inversione della popolazione sotto l'eccitazione dell'energia esterna. Ciò di solito significa che la differenza di energia tra i livelli di energia superiore e inferiore deve corrispondere all'energia dei fotoni di una particolare lunghezza d'onda.

Proprietà di transizione: gli atomi o le molecole negli stati eccitati devono avere proprietà di transizione stabili per rilasciare fotoni coerenti durante la radiazione eccitata. Ciò richiede che il mezzo di guadagno abbia un'elevata efficienza quantica e una bassa perdita.
Stabilità termica e resistenza meccanica: nelle applicazioni pratiche, il mezzo di guadagno deve resistere alla luce della pompa ad alta potenza e all'emissione del laser, quindi deve avere una buona stabilità termica e resistenza meccanica.
Qualità ottica: la qualità ottica del mezzo di guadagno è fondamentale per le prestazioni del laser. Deve avere un'elevata trasmissione della luce e una bassa perdita di diffusione per garantire la qualità e la stabilità del raggio laser. La scelta del mezzo di guadagno laser dipende dai requisiti applicativi dellaser, lunghezza d'onda di lavoro, potenza di uscita e altri fattori. Ottimizzando il materiale e la struttura del mezzo di guadagno, le prestazioni e l'efficienza del laser possono essere ulteriormente migliorate.