ما هو الضخ الضوئي في الليزر؟

أنواع الليزر المضخ ضوئياً

1. ليزرات الحالة الصلبة ذات العوازل المشوبة

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

·أحدث الأبحاث:تتناول دراسة أجراها أ. أنتيبوف وآخرون ليزرًا صلبًا يعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة لضخ الضوء عن طريق تبادل اللف المغزلي. ويسلط هذا البحث الضوء على التطورات في تكنولوجيا الليزر الصلب، لا سيما في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات مثل التصوير الطبي والاتصالات.

للمزيد من القراءة:ليزر الحالة الصلبة القريب من الأشعة تحت الحمراء لضخ الضوء عن طريق تبادل الدوران

2. ليزرات أشباه الموصلات

·معلومات عامة: عادةً ما يتم ضخ الليزر شبه الموصل كهربائياً، ولكن يمكن أن يستفيد أيضًا من الضخ البصري، خاصة في التطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا، مثل ليزر انبعاث السطح ذي التجويف الخارجي الرأسي (VECSELs).

·التطورات الحديثة: يُسهم عمل يو. كيلر حول أمشاط التردد الضوئية الناتجة عن ليزرات الحالة الصلبة وأشباه الموصلات فائقة السرعة في فهم كيفية توليد أمشاط تردد مستقرة من ليزرات الحالة الصلبة وأشباه الموصلات المضخّمة بالديود. ويُعدّ هذا التقدم بالغ الأهمية لتطبيقات قياس التردد الضوئي.

للمزيد من القراءة:أمشاط التردد البصري من ليزرات الحالة الصلبة وأشباه الموصلات فائقة السرعة

3. ليزرات الغاز

·الضخ الضوئي في ليزرات الغاز: تستخدم أنواع معينة من ليزرات الغاز، مثل ليزرات بخار القلويات، الضخ الضوئي. وتُستخدم هذه الليزرات غالبًا في التطبيقات التي تتطلب مصادر ضوئية متماسكة ذات خصائص محددة.

مصادر الضخ الضوئي

مصابيح التفريغتُستخدم مصابيح التفريغ، الشائعة في الليزرات التي تُضخ بواسطة المصابيح، نظرًا لقدرتها العالية وطيفها الواسع. وقد طوّر يا ماندريكو وزملاؤه نموذجًا لقدرة توليد تفريغ القوس النبضي في مصابيح الزينون الضوئية المستخدمة في ضخ الليزرات الصلبة. يُساعد هذا النموذج على تحسين أداء مصابيح الضخ النبضي، وهو أمر بالغ الأهمية لتشغيل الليزر بكفاءة.

ثنائيات الليزر:توفر ثنائيات الليزر المستخدمة في الليزر المضخّم بالديود مزايا مثل الكفاءة العالية والحجم الصغير والقدرة على الضبط الدقيق.

للمزيد من المعلومات:ما هو الصمام الثنائي الليزري؟

مصابيح فلاشمصابيح الوميض هي مصادر ضوئية شديدة الكثافة وواسعة الطيف، وتُستخدم عادةً لضخ ليزرات الحالة الصلبة، مثل ليزر الياقوت أو ليزر Nd:YAG. وهي تُصدر نبضة ضوئية عالية الكثافة تُثير وسط الليزر.

مصابيح القوس الكهربائيتُشبه مصابيح القوس الكهربائي مصابيح الوميض، ولكنها مصممة للتشغيل المستمر، حيث توفر مصدرًا ثابتًا للضوء الشديد. وتُستخدم في التطبيقات التي تتطلب تشغيل الليزر بموجة مستمرة.

مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء)على الرغم من أنها ليست شائعة مثل ثنائيات الليزر، إلا أنه يمكن استخدام مصابيح LED للضخ الضوئي في بعض التطبيقات منخفضة الطاقة. وتتميز هذه المصابيح بعمرها الطويل وتكلفتها المنخفضة وتوفرها بأطوال موجية متنوعة.

ضوء الشمسفي بعض التجارب، استُخدم ضوء الشمس المركز كمصدر ضخ لأشعة الليزر التي تعمل بالطاقة الشمسية. تستغل هذه الطريقة الطاقة الشمسية، مما يجعلها مصدراً متجدداً واقتصادياً، على الرغم من أنها أقل قابلية للتحكم وأقل كثافة مقارنة بمصادر الضوء الاصطناعية.

ثنائيات ليزر موصولة بالأليافهذه عبارة عن ثنائيات ليزرية موصولة بألياف بصرية، تعمل على توصيل ضوء الضخ بكفاءة أعلى إلى وسط الليزر. وتُعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في ليزرات الألياف وفي الحالات التي يكون فيها التوصيل الدقيق لضوء الضخ أمرًا بالغ الأهمية.

أنواع أخرى من الليزرأحيانًا، يُستخدم ليزر لضخ ليزر آخر. على سبيل المثال، قد يُستخدم ليزر Nd:YAG ذو التردد المضاعف لضخ ليزر صبغي. تُستخدم هذه الطريقة غالبًا عندما تكون هناك حاجة إلى أطوال موجية محددة لعملية الضخ، والتي يصعب تحقيقها باستخدام مصادر الضوء التقليدية.