ما هو الضخ البصري في الليزر؟

أنواع الليزر المضخوخ بصريًا

1. ليزرات الحالة الصلبة مع العوازل المعززة

· ملخص:تستخدم هذه الليزرات وسطًا مضيفًا عازلًا كهربائيًا، وتعتمد على الضخ البصري لتنشيط الأيونات النشطة بالليزر. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك النيوديميوم في ليزرات YAG.

·الأبحاث الحديثة:تناقش دراسة أجراها أ. أنتيبوف وآخرون استخدام ليزر الحالة الصلبة القريب من الأشعة تحت الحمراء للضخ الضوئي بتبادل الدوران. يُسلّط هذا البحث الضوء على التطورات في تكنولوجيا ليزر الحالة الصلبة، وخاصةً في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل التصوير الطبي والاتصالات.

قراءة إضافية:ليزر الأشعة تحت الحمراء القريب ذو الحالة الصلبة لضخ التبادل الدوراني البصري

2. ليزرات أشباه الموصلات

·معلومات عامة: يمكن لليزر أشباه الموصلات، الذي يتم ضخه كهربائيًا عادةً، أن يستفيد أيضًا من الضخ البصري، وخاصةً في التطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا، مثل ليزر انبعاث السطح الخارجي الرأسي (VECSELs).

·التطورات الأخيرة: يُقدم عمل يو. كيلر على أمشاط التردد الضوئية من ليزرات الحالة الصلبة وأشباه الموصلات فائقة السرعة رؤىً ثاقبة حول توليد أمشاط تردد مستقرة من ليزرات الحالة الصلبة وأشباه الموصلات المضخوخة بالديود. يُعد هذا التقدم مهمًا لتطبيقات قياس التردد الضوئي.

قراءة إضافية:أمشاط التردد الضوئي من ليزر الحالة الصلبة وأشباه الموصلات فائقة السرعة

3. ليزر الغاز

·الضخ البصري في ليزرات الغاز: بعض أنواع ليزرات الغاز، مثل ليزرات بخار القلوي، تستخدم الضخ البصري. تُستخدم هذه الليزرات غالبًا في التطبيقات التي تتطلب مصادر ضوء متماسكة ذات خصائص محددة.

مصادر الضخ البصري

مصابيح التفريغتُستخدم مصابيح التفريغ، الشائعة في ليزرات الضخ بالمصابيح، لطاقتها العالية وطيفها الواسع. طوّر يا ماندريكو وآخرون نموذج طاقة لتوليد تفريغ قوس النبضات في مصابيح زينون الضخ الضوئي للوسائط النشطة في ليزرات الحالة الصلبة. يُحسّن هذا النموذج أداء مصابيح الضخ بالنبضات، وهو أمرٌ أساسيٌّ لكفاءة تشغيل الليزر.

ثنائيات الليزر:تُستخدم ثنائيات الليزر في الليزر المضخوخ بالثنائيات، وتوفر مزايا مثل الكفاءة العالية والحجم الصغير والقدرة على الضبط الدقيق.

قراءة إضافية:ما هو الصمام الثنائي الليزري؟

مصابيح فلاشمصابيح الفلاش هي مصادر ضوء مكثفة واسعة الطيف، تُستخدم عادةً لضخ ليزرات الحالة الصلبة، مثل ليزر الياقوت أو ليزر Nd:YAG. تُصدر هذه المصابيح دفقة ضوء عالية الكثافة تُثير وسط الليزر.

مصابيح القوستُشبه مصابيح القوس مصابيح الفلاش، ولكنها مصممة للتشغيل المستمر، حيث توفر مصدرًا ثابتًا للضوء المكثف. تُستخدم في التطبيقات التي تتطلب تشغيل ليزر الموجة المستمرة (CW).

مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء)على الرغم من أنها ليست شائعة كثنائيات الليزر، إلا أنه يمكن استخدام مصابيح LED في الضخ الضوئي في بعض التطبيقات منخفضة الطاقة. وتتميز بعمرها الطويل، وانخفاض تكلفتها، وتوافرها بأطوال موجية مختلفة.

ضوء الشمسفي بعض التجارب، استُخدم ضوء الشمس المُركّز كمصدر ضخّ لليزرات المُضخّ بالطاقة الشمسية. تستغل هذه الطريقة الطاقة الشمسية، مما يجعلها مصدرًا متجددًا وفعّالًا من حيث التكلفة، مع أنها أقلّ قابلية للتحكم وأقلّ كثافةً مقارنةً بمصادر الضوء الاصطناعي.

ثنائيات الليزر المقترنة بالأليافهذه هي ثنائيات ليزر متصلة بألياف بصرية، تُوصل ضوء المضخة بكفاءة أعلى إلى وسط الليزر. تُعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في ليزرات الألياف وفي الحالات التي يكون فيها توصيل ضوء المضخة بدقة أمرًا بالغ الأهمية.

أنواع الليزر الأخرىأحيانًا، يُستخدم ليزر لضخّ ليزر آخر. على سبيل المثال، يُمكن استخدام ليزر Nd:YAG مُضاعف التردد لضخّ ليزر الصبغة. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا عند الحاجة إلى أطوال موجية مُحددة لعملية الضخ، وهو ما يصعب تحقيقه باستخدام مصادر الضوء التقليدية.