តាមខ្លឹមសាររបស់វា ការបូមឡាស៊ែរគឺជាដំណើរការនៃការផ្តល់ថាមពលដល់ឧបករណ៍ផ្ទុក ដើម្បីសម្រេចបាននូវស្ថានភាពដែលវាអាចបញ្ចេញពន្លឺឡាស៊ែរ។ ជាធម្មតា នេះត្រូវបានធ្វើដោយការបញ្ចូលពន្លឺ ឬចរន្តអគ្គិសនីទៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក ដែលធ្វើអោយអាតូមរបស់វារំភើប និងនាំទៅដល់ការបញ្ចេញពន្លឺដែលជាប់គ្នា។ ដំណើរការជាមូលដ្ឋាននេះបានវិវត្តន៍យ៉ាងខ្លាំងចាប់តាំងពីការមកដល់នៃឡាស៊ែរដំបូងនៅពាក់កណ្តាលសតវត្សទី 20 ។
ខណៈពេលដែលជាញឹកញាប់ត្រូវបានយកគំរូតាមសមីការអត្រា ការបូមឡាស៊ែរជាមូលដ្ឋាននៃដំណើរការមេកានិចកង់ទិច។ វាពាក់ព័ន្ធនឹងអន្តរកម្មស្មុគ្រស្មាញរវាងហ្វូតុង និងរចនាសម្ព័ន្ធអាតូមិច ឬម៉ូលេគុលនៃឧបករណ៍ផ្ទុកទទួលបាន។ ម៉ូដែលកម្រិតខ្ពស់ពិចារណាលើបាតុភូតដូចជា Rabi oscillations ដែលផ្តល់នូវការយល់ដឹងកាន់តែច្បាស់អំពីអន្តរកម្មទាំងនេះ។
ការបូមឡាស៊ែរ គឺជាដំណើរការមួយដែលថាមពល ជាទូទៅក្នុងទម្រង់ជាពន្លឺ ឬចរន្តអគ្គិសនី ត្រូវបានផ្គត់ផ្គង់ទៅកម្រិតមធ្យមនៃការកើនឡើងនៃឡាស៊ែរ ដើម្បីលើកអាតូម ឬម៉ូលេគុលរបស់វាទៅជារដ្ឋថាមពលខ្ពស់។ ការផ្ទេរថាមពលនេះគឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការសម្រេចបានការបញ្ច្រាសចំនួនប្រជាជន ដែលជារដ្ឋដែលមានភាគល្អិតច្រើនរំភើបជាងនៅក្នុងស្ថានភាពថាមពលទាប ដែលអនុញ្ញាតឱ្យឧបករណ៍ផ្ទុកពង្រីកពន្លឺតាមរយៈការបំភាយដែលត្រូវបានជំរុញ។ ដំណើរការនេះពាក់ព័ន្ធនឹងអន្តរកម្ម Quantum ដ៏ស្មុគ្រស្មាញ ដែលជារឿយៗត្រូវបានយកគំរូតាមសមីការអត្រា ឬក្របខ័ណ្ឌមេកានិក quantum កម្រិតខ្ពស់ជាងនេះ។ ទិដ្ឋភាពសំខាន់ៗរួមមានជម្រើសនៃប្រភពស្នប់ (ដូចជា diodes ឡាស៊ែរ ឬចង្កៀងបញ្ចោញ) ធរណីមាត្របូម (បូមចំហៀង ឬចុង) និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃលក្ខណៈពន្លឺនៃស្នប់ (វិសាលគម អាំងតង់ស៊ីតេ គុណភាពធ្នឹម បន្ទាត់រាងប៉ូល) ដើម្បីផ្គូផ្គងតម្រូវការជាក់លាក់នៃ ទទួលបានមធ្យម។ ការបូមឡាស៊ែរគឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៅក្នុងប្រភេទឡាស៊ែរផ្សេងៗ រួមទាំង សារធាតុរឹង សារធាតុ semiconductor និងឡាស៊ែរឧស្ម័ន ហើយមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រតិបត្តិការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងប្រសិទ្ធភាពរបស់ឡាស៊ែរ។
ប្រភេទនៃឡាស៊ែរបូមអុបទិក
1. Solid-State Lasers ជាមួយ Doped Insulators
· ទិដ្ឋភាពទូទៅ៖ឡាស៊ែរទាំងនេះប្រើឧបករណ៍ផ្ទុកម៉ាស៊ីនដែលមានអ៊ីសូឡង់អគ្គិសនី ហើយពឹងផ្អែកលើការបូមអុបទិក ដើម្បីផ្តល់ថាមពលដល់អ៊ីយ៉ុងសកម្មឡាស៊ែរ។ ឧទាហរណ៍ទូទៅមួយគឺ neodymium នៅក្នុងឡាស៊ែរ YAG ។
·ការស្រាវជ្រាវថ្មីៗ៖ការសិក្សាដោយ A. Antipov et al ។ ពិភាក្សាអំពីឡាស៊ែរនៅជិត IR រដ្ឋរឹងសម្រាប់ការបូមអុបទិកបង្វិល។ ការស្រាវជ្រាវនេះបង្ហាញពីភាពជឿនលឿននៃបច្ចេកវិទ្យាឡាស៊ែររដ្ឋរឹង ជាពិសេសនៅក្នុងវិសាលគមជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់កម្មវិធីដូចជារូបភាពវេជ្ជសាស្រ្ត និងទូរគមនាគមន៍។
ការអានបន្ថែម៖Solid-State Near-IR Laser សម្រាប់ Spin-Exchange Optical Pumping
2. ឡាស៊ែរ Semiconductor
·ព័ត៌មានទូទៅ៖ ជាធម្មតាម៉ាស៊ីនបូមទឹកអេឡិចត្រូនិច ឡាស៊ែរ semiconductor ក៏អាចទទួលបានអត្ថប្រយោជន៍ពីការបូមអុបទិកផងដែរ ជាពិសេសនៅក្នុងកម្មវិធីដែលត្រូវការពន្លឺខ្ពស់ ដូចជា Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs)។
·ការអភិវឌ្ឍន៍ថ្មីៗ៖ ការងាររបស់ U. Keller លើ combs ប្រេកង់អុបទិកពីឡាស៊ែរ ultrafast solid-state និង semiconductor lasers ផ្តល់នូវការយល់ដឹងអំពីការបង្កើត combs ប្រេកង់មានស្ថេរភាពពី diode-pumped solid-state និង semiconductor lasers ។ វឌ្ឍនភាពនេះមានសារៈសំខាន់សម្រាប់កម្មវិធីក្នុងផ្នែកវាស់ស្ទង់ប្រេកង់អុបទិក។
ការអានបន្ថែម៖ប្រេកង់អុបទិក combs ពី ultrafast solid-state និង semiconductor lasers
3. ឡាស៊ែរឧស្ម័ន
·ការបូមអុបទិកនៅក្នុងឡាស៊ែរឧស្ម័ន៖ ប្រភេទឡាស៊ែរឧស្ម័នមួយចំនួន ដូចជាឡាស៊ែរចំហាយអាល់កាឡាំង ប្រើប្រាស់ការបូមអុបទិក។ ឡាស៊ែរទាំងនេះត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់នៅក្នុងកម្មវិធីដែលទាមទារប្រភពពន្លឺដែលស៊ីគ្នាជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិជាក់លាក់។
ប្រភពសម្រាប់ការបូមអុបទិក
ចង្កៀងបញ្ចេញ៖ ជាទូទៅនៅក្នុងចង្កៀងបូមឡាស៊ែ ចង្កៀងបញ្ចេញត្រូវបានប្រើសម្រាប់ថាមពលខ្ពស់ និងវិសាលគមទូលំទូលាយ។ YA Mandryko et al ។ បានបង្កើតគំរូថាមពលនៃការបង្កើតការបញ្ចោញធ្នូរបស់ Impulse នៅក្នុងអំពូល xenon បូមអុបទិកនៃប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយសកម្មនៃឡាស៊ែររឹង-រដ្ឋ។ ម៉ូដែលនេះជួយបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការនៃចង្កៀងបូម Impulse ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រតិបត្តិការឡាស៊ែរប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
ឌីយ៉ូតឡាស៊ែរ:ប្រើក្នុងឡាស៊ែរ diode-pumped laser diodes ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិដូចជាប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ទំហំបង្រួម និងសមត្ថភាពក្នុងការលៃតម្រូវបានល្អ។
ការអានបន្ថែម៖តើឡាស៊ែរ diode គឺជាអ្វី?
អំពូលភ្លើង៖ អំពូលភ្លើងគឺជាប្រភពពន្លឺដែលមានវិសាលគមទូលំទូលាយ ដែលជាទូទៅត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ការបូមឡាស៊ែរដែលមានសភាពរឹង ដូចជាឡាស៊ែរ Ruby ឬ Nd:YAG ។ ពួកវាផ្តល់នូវការផ្ទុះខ្លាំងនៃពន្លឺដែលរំភើបដល់ឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ។
ចង្កៀងធ្នូ៖ ស្រដៀងទៅនឹងចង្កៀងហ្វ្លាស ប៉ុន្តែត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់ប្រតិបត្តិការជាបន្តបន្ទាប់ ចង្កៀងធ្នូផ្តល់នូវប្រភពនៃពន្លឺខ្លាំង។ ពួកវាត្រូវបានប្រើនៅក្នុងកម្មវិធីដែលប្រតិបត្តិការឡាស៊ែររលកបន្ត (CW) ត្រូវបានទាមទារ។
អំពូល LEDs (ឌីអូដបញ្ចេញពន្លឺ)៖ ខណៈពេលដែលមិនមែនជារឿងធម្មតាដូច diodes ឡាស៊ែរ LEDs អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការបូមអុបទិកនៅក្នុងកម្មវិធីថាមពលទាបមួយចំនួន។ ពួកវាមានគុណសម្បត្តិដោយសារតែអាយុកាលវែង ការចំណាយទាប និងលទ្ធភាពនៃរលកពន្លឺផ្សេងៗ។
ពន្លឺព្រះអាទិត្យ៖ នៅក្នុងការរៀបចំពិសោធន៍មួយចំនួន ពន្លឺព្រះអាទិត្យប្រមូលផ្តុំត្រូវបានប្រើប្រាស់ជាប្រភពបូមសម្រាប់ឡាស៊ែរដែលបូមដោយពន្លឺព្រះអាទិត្យ។ វិធីសាស្រ្តនេះប្រើប្រាស់ថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យ ធ្វើឱ្យវាក្លាយជាប្រភពដែលអាចកកើតឡើងវិញបាន និងសន្សំសំចៃ ទោះបីជាវាគ្រប់គ្រងបានតិច និងខ្លាំងជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងប្រភពពន្លឺសិប្បនិម្មិតក៏ដោយ។
អ៊ីយ៉ូតឡាស៊ែរដែលភ្ជាប់ដោយជាតិសរសៃ៖ ទាំងនេះគឺជាឡាស៊ែរ diodes ភ្ជាប់ជាមួយសរសៃអុបទិក ដែលបញ្ជូនពន្លឺបូមកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាពទៅឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ។ វិធីសាស្រ្តនេះមានប្រយោជន៍ជាពិសេសនៅក្នុងឡាស៊ែរជាតិសរសៃ និងក្នុងស្ថានភាពដែលការបញ្ជូនពន្លឺបូមមានភាពជាក់លាក់មានសារៈសំខាន់។
ឡាស៊ែរផ្សេងទៀត។៖ ជួនកាល ឡាស៊ែរមួយត្រូវបានប្រើដើម្បីបូមមួយទៀត។ ឧទាហរណ៍ ប្រេកង់ Nd ទ្វេដង៖ ឡាស៊ែរ YAG អាចនឹងត្រូវបានប្រើដើម្បីបូមឡាស៊ែរជ្រលក់។ វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់នៅពេលដែលរលកពន្លឺជាក់លាក់ត្រូវបានទាមទារសម្រាប់ដំណើរការបូមដែលមិនងាយសម្រេចបានជាមួយនឹងប្រភពពន្លឺធម្មតា។
ឌីយ៉ូដ-បូមដោយឡាស៊ែររដ្ឋរឹង
ប្រភពថាមពលដំបូង៖ ដំណើរការចាប់ផ្តើមដោយឡាស៊ែរ diode ដែលបម្រើជាប្រភពស្នប់។ ឡាស៊ែរ Diode ត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់ប្រសិទ្ធភាពរបស់វា ទំហំបង្រួម និងសមត្ថភាពក្នុងការបញ្ចេញពន្លឺនៅកម្រិតរលកជាក់លាក់។
ភ្លើងបូម៖ឡាស៊ែរ diode បញ្ចេញពន្លឺដែលត្រូវបានស្រូបដោយឧបករណ៍ផ្ទុក ទទួលបានស្ថានភាពរឹង។ ប្រវែងរលកនៃឡាស៊ែរ diode ត្រូវបានកែសម្រួលដើម្បីផ្គូផ្គងលក្ខណៈនៃការស្រូបចូលរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុក។
រដ្ឋរឹងទទួលបានមធ្យម
សម្ភារៈ៖មធ្យមនៃការកើនឡើងនៅក្នុងឡាស៊ែរ DPSS ជាធម្មតាជាវត្ថុធាតុរឹងដូចជា Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet), Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate) ឬ Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet)។
សារធាតុញៀន៖សមា្ភារៈទាំងនេះត្រូវបានលាបជាមួយអ៊ីយ៉ុងដីកម្រ (ដូចជា Nd ឬ Yb) ដែលជាអ៊ីយ៉ុងឡាស៊ែរសកម្ម។
ការស្រូបយកថាមពល និងការរំភើបចិត្ត៖នៅពេលដែលពន្លឺបូមពីឡាស៊ែរ diode ចូលទៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកទទួលបាន អ៊ីយ៉ុងកម្រនឹងស្រូបថាមពលនេះ ហើយទទួលបានថាមពលខ្លាំងជាងមុន។
ចំនួនប្រជាជនបញ្ច្រាស
ការសម្រេចបានការបញ្ច្រាសចំនួនប្រជាជន៖គន្លឹះនៃសកម្មភាពឡាស៊ែរគឺការសម្រេចបានការបញ្ច្រាសចំនួនប្រជាជននៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក។ នេះមានន័យថា អ៊ីយ៉ុងច្រើនស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពរំភើបជាងនៅក្នុងស្ថានភាពដី។
ការបំភាយដែលបានជំរុញ៖នៅពេលដែលការបង្វែរចំនួនប្រជាជនត្រូវបានសម្រេច ការណែនាំនៃ photon ដែលត្រូវនឹងភាពខុសគ្នានៃថាមពលរវាងរដ្ឋរំភើប និងដីអាចជំរុញអ៊ីយ៉ុងរំភើបឱ្យត្រឡប់ទៅស្ថានភាពដីវិញ ដោយបញ្ចេញ photon នៅក្នុងដំណើរការ។
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាអុបទិក
កញ្ចក់៖ ឧបករណ៍ផ្ទុកទទួលបានគឺត្រូវបានដាក់នៅខាងក្នុងឧបករណ៍បំពងសំឡេងអុបទិក ដែលជាធម្មតាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយកញ្ចក់ពីរនៅចុងបញ្ចប់នៃឧបករណ៍ផ្ទុកនីមួយៗ។
មតិកែលម្អ និងការពង្រីក៖ កញ្ចក់មួយគឺឆ្លុះបញ្ចាំងយ៉ាងខ្លាំង ហើយមួយទៀតគឺឆ្លុះបញ្ចាំងដោយផ្នែក។ Photons លោតទៅមករវាងកញ្ចក់ទាំងនេះ ជំរុញការបញ្ចេញឧស្ម័នកាន់តែច្រើន និងពង្រីកពន្លឺ។
ការបំភាយឡាស៊ែរ
Coherent Light៖ ហ្វូតូនដែលត្រូវបានបញ្ចេញគឺមានភាពស៊ីសង្វាក់គ្នា មានន័យថាវាស្ថិតក្នុងដំណាក់កាល និងមានរលកចម្ងាយដូចគ្នា។
លទ្ធផល៖ កញ្ចក់ឆ្លុះបញ្ចាំងផ្នែកខ្លះអនុញ្ញាតឱ្យពន្លឺនេះឆ្លងកាត់ បង្កើតជាកាំរស្មីឡាស៊ែរដែលចេញពីឡាស៊ែរ DPSS ។
ការបូមធរណីមាត្រ៖ ចំហៀងទល់នឹងការបូមចុង
វិធីសាស្រ្តបូម | ការពិពណ៌នា | កម្មវិធី | គុណសម្បត្តិ | បញ្ហាប្រឈម |
---|---|---|---|---|
ការបូមចំហៀង | ពន្លឺបូមត្រូវបានណែនាំកាត់កែងទៅនឹងឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ | ដំបងឬឡាស៊ែរជាតិសរសៃ | ការចែកចាយឯកសណ្ឋាននៃពន្លឺបូម, សមរម្យសម្រាប់កម្មវិធីដែលមានថាមពលខ្ពស់។ | ការចែកចាយមិនស្មើគ្នា គុណភាពនៃធ្នឹមទាប |
ការបូមបញ្ចប់ | ពន្លឺបូមដែលដឹកនាំតាមអ័ក្សដូចគ្នាទៅនឹងកាំរស្មីឡាស៊ែរ | ឡាស៊ែររឹងដូចជា Nd:YAG | ការចែកចាយការទទួលបានឯកសណ្ឋាន គុណភាពធ្នឹមកាន់តែខ្ពស់។ | ការតម្រឹមស្មុគ្រស្មាញ ការរលាយកំដៅមានប្រសិទ្ធភាពតិចនៅក្នុងឡាស៊ែរដែលមានថាមពលខ្ពស់។ |
តម្រូវការសម្រាប់ពន្លឺបូមដែលមានប្រសិទ្ធភាព
តម្រូវការ | សារៈសំខាន់ | ផលប៉ះពាល់/តុល្យភាព | កំណត់ចំណាំបន្ថែម |
---|---|---|---|
ភាពសមស្របនៃវិសាលគម | រលកត្រូវតែផ្គូផ្គងវិសាលគមស្រូបរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ | ធានាបាននូវការស្រូបយកប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងការបញ្ច្រាសចំនួនប្រជាជនប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព | - |
អាំងតង់ស៊ីតេ | ត្រូវតែខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់សម្រាប់កម្រិតរំភើបដែលចង់បាន | អាំងតង់ស៊ីតេខ្ពស់ពេកអាចបណ្តាលឱ្យខូចកម្ដៅ; កម្រិតទាបពេកនឹងមិនសម្រេចបានការបញ្ច្រាសចំនួនប្រជាជនទេ។ | - |
គុណភាពធ្នឹម | សារៈសំខាន់ជាពិសេសនៅក្នុងឡាស៊ែរបូមចុង | ធានាបាននូវការភ្ជាប់គ្នាប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងរួមចំណែកដល់គុណភាពនៃកាំរស្មីឡាស៊ែរដែលបញ្ចេញ | គុណភាពនៃធ្នឹមខ្ពស់មានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការត្រួតស៊ីគ្នាច្បាស់លាស់នៃពន្លឺបូម និងកម្រិតសំឡេងរបៀបឡាស៊ែរ |
បន្ទាត់រាងប៉ូល។ | ត្រូវការសម្រាប់ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិ anisotropic | បង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការស្រូបយក និងអាចប៉ះពាល់ដល់ការបញ្ចេញពន្លឺឡាស៊ែរ | ស្ថានភាពបន្ទាត់រាងប៉ូលជាក់លាក់អាចចាំបាច់ |
អាំងតង់ស៊ីតេសំលេងរំខាន | កម្រិតសំលេងរំខានទាបគឺសំខាន់ណាស់។ | ភាពប្រែប្រួលនៃអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺរបស់ស្នប់អាចប៉ះពាល់ដល់គុណភាព និងស្ថេរភាពនៃទិន្នផលឡាស៊ែរ | សំខាន់សម្រាប់កម្មវិធីដែលទាមទារស្ថេរភាពនិងភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។ |
ពេលវេលាផ្សាយ៖ ០១-០២-២០២៣