آليات الضخ: القوة الدافعة وراء الليزر

مناهج متنوعة لتحقيق انعكاس السكان

يُعد اختيار آلية الضخ أمرًا محوريًا في تصميم الليزر، إذ يؤثر على كل شيء بدءًا من الكفاءة وصولًا إلى طول الموجة الخارجة. يُعد الضخ الضوئي، باستخدام مصادر ضوئية خارجية مثل مصابيح الوميض أو أنواع أخرى من الليزر، شائعًا في ليزرات الحالة الصلبة وليزر الصبغة. تُستخدم طرق التفريغ الكهربائي عادةً في ليزرات الغاز، بينما تستخدم ليزرات أشباه الموصلات غالبًا حقن الإلكترونات. وقد ركزت الأبحاث الحديثة بشكل كبير على كفاءة آليات الضخ هذه، لا سيما في ليزرات الحالة الصلبة المضخّة بالديود، لما توفره من كفاءة أعلى وحجم أصغر.3].

الاعتبارات الفنية في كفاءة الضخ

تُعدّ كفاءة عملية الضخ جانبًا بالغ الأهمية في تصميم الليزر، إذ تؤثر على الأداء العام ومدى ملاءمة التطبيق. في ليزرات الحالة الصلبة، يُمكن أن يؤثر اختيار مصدر الضخ، سواءً كان مصابيح وميضية أو ثنائيات ليزرية، بشكل كبير على كفاءة النظام، والحمل الحراري، وجودة الشعاع. وقد أحدث تطوير ثنائيات ليزرية عالية القدرة والكفاءة ثورة في أنظمة ليزر الحالة الصلبة المضخّمة ضوئيًا، مما أتاح تصميمات أكثر إحكامًا وكفاءة.4].

التجويف البصري: هندسة شعاع الليزر

تصميم التجويف: عملية موازنة بين الفيزياء والهندسة

لا يُعدّ التجويف البصري، أو الرنان، مجرد عنصر سلبي، بل هو عنصر فاعل في تشكيل شعاع الليزر. ويلعب تصميم التجويف، بما في ذلك انحناء المرايا ومحاذاتها، دورًا حاسمًا في تحديد استقرار الليزر وبنيته الجزيئية ومخرجاته. يجب تصميم التجويف لتعزيز الكسب البصري مع تقليل الفاقد إلى أدنى حد، وهو تحدٍّ يجمع بين الهندسة البصرية وعلم البصريات الموجية.5.

شروط التذبذب واختيار الوضع

لكي يحدث تذبذب الليزر، يجب أن يتجاوز الكسب الذي يوفره الوسط الخسائر داخل التجويف. هذا الشرط، بالإضافة إلى شرط تراكب الموجات المتماسكة، يفرض دعم أنماط طولية معينة فقط. ويتأثر تباعد الأنماط وبنية الأنماط الكلية بالطول الفيزيائي للتجويف ومعامل انكسار وسط الكسب.6].

خاتمة

يشمل تصميم وتشغيل أنظمة الليزر طيفًا واسعًا من مبادئ الفيزياء والهندسة. فمن ميكانيكا الكم التي تحكم وسط التضخيم إلى الهندسة المعقدة للتجويف البصري، يلعب كل مكون من مكونات نظام الليزر دورًا حيويًا في أدائه العام. وقد قدمت هذه المقالة لمحة عن عالم تكنولوجيا الليزر المعقد، موفرةً رؤى تتوافق مع الفهم المتقدم للأساتذة ومهندسي البصريات في هذا المجال.