آليات الضخ: القوة الدافعة وراء الليزر

نهج متنوعة لتحقيق الانقلاب السكاني

يعد اختيار آلية الضخ أمرًا محوريًا في تصميم الليزر، حيث يؤثر على كل شيء بدءًا من الكفاءة وحتى الطول الموجي الناتج. يعد الضخ البصري، باستخدام مصادر الضوء الخارجية مثل المصابيح الكهربائية أو أجهزة الليزر الأخرى، أمرًا شائعًا في ليزر الحالة الصلبة والليزر الصبغي. تُستخدم عادةً طرق التفريغ الكهربائي في ليزر الغاز، بينما يستخدم ليزر أشباه الموصلات غالبًا حقن الإلكترون. لقد كانت كفاءة آليات الضخ هذه، خاصة في ليزر الحالة الصلبة الذي يتم ضخه بالديود، محط تركيز كبير في الأبحاث الحديثة، مما يوفر كفاءة وضغطًا أعلى[3].

الاعتبارات الفنية في كفاءة الضخ

تعد كفاءة عملية الضخ جانبًا مهمًا في تصميم الليزر، مما يؤثر على الأداء العام وملاءمة التطبيق. في ليزر الحالة الصلبة، يمكن أن يؤثر الاختيار بين المصابيح الوميضة وثنائيات الليزر كمصدر للمضخة بشكل كبير على كفاءة النظام والحمل الحراري وجودة الشعاع. لقد أحدث تطوير ثنائيات الليزر عالية الطاقة والكفاءة ثورة في أنظمة الليزر DPSS، مما أتاح تصميمات أكثر إحكاما وكفاءة[4].

التجويف البصري: هندسة شعاع الليزر

تصميم التجويف: تحقيق التوازن بين الفيزياء والهندسة

إن التجويف البصري، أو الرنان، ليس مجرد مكون سلبي ولكنه مشارك نشط في تشكيل شعاع الليزر. يلعب تصميم التجويف، بما في ذلك انحناء المرايا ومحاذاةها، دورًا حاسمًا في تحديد ثبات الليزر وبنية الوضع وإخراجه. يجب أن يتم تصميم التجويف لتعزيز الكسب البصري مع تقليل الخسائر، وهو التحدي الذي يجمع بين الهندسة البصرية والبصريات الموجية5.

شروط التذبذب واختيار الوضع

لكي يحدث تذبذب الليزر، يجب أن يتجاوز الكسب الذي يوفره الوسط الخسائر داخل التجويف. هذا الشرط، إلى جانب متطلبات تراكب الموجات المتماسكة، يفرض دعم أوضاع طولية معينة فقط. يتأثر تباعد الوضع وهيكل الوضع العام بالطول المادي للتجويف ومعامل الانكسار لوسط الكسب[6].

خاتمة

يشمل تصميم وتشغيل أنظمة الليزر مجموعة واسعة من مبادئ الفيزياء والهندسة. بدءًا من ميكانيكا الكم التي تحكم وسط الكسب وحتى الهندسة المعقدة للتجويف البصري، يلعب كل مكون من مكونات نظام الليزر دورًا حيويًا في وظيفته الشاملة. قدمت هذه المقالة لمحة عن عالم تكنولوجيا الليزر المعقد، حيث قدمت رؤى تتوافق مع الفهم المتقدم للأساتذة ومهندسي البصريات في هذا المجال.