តើការបូមអុបទិកនៅក្នុងឡាស៊ែរគឺជាអ្វី?

ជាវប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយសង្គមរបស់យើងសម្រាប់ការបង្ហោះភ្លាមៗ

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៖ ជា​ទូទៅ​នៅ​ក្នុង​ចង្កៀង​បូម​ដោយ​ឡាស៊ែរ ចង្កៀង​បញ្ចេញ​ត្រូវ​បាន​ប្រើ​សម្រាប់​ថាមពល​ខ្ពស់ និង​វិសាលគម​ទូលំទូលាយ។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 និងខ្លាំងតិចជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងប្រភពពន្លឺសិប្បនិម្មិតក៏ដោយ។

អ៊ីយ៉ូតឡាស៊ែរដែលភ្ជាប់ដោយជាតិសរសៃ៖ ទាំងនេះគឺជាឡាស៊ែរ diodes ភ្ជាប់ជាមួយសរសៃអុបទិក ដែលបញ្ជូនពន្លឺបូមកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាពទៅឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ។វិធីសាស្រ្តនេះមានប្រយោជន៍ជាពិសេសនៅក្នុងឡាស៊ែរជាតិសរសៃ និងក្នុងស្ថានភាពដែលការបញ្ជូនពន្លឺបូមមានភាពជាក់លាក់មានសារៈសំខាន់។

ឡាស៊ែរផ្សេងទៀត។៖ ជួនកាល ឡាស៊ែរមួយត្រូវបានប្រើដើម្បីបូមមួយទៀត។ឧទាហរណ៍ ប្រេកង់ Nd ទ្វេដង៖ ឡាស៊ែរ YAG អាច​នឹង​ត្រូវ​បាន​ប្រើ​ដើម្បី​បូម​ឡាស៊ែរ​ជ្រលក់។វិធីសាស្រ្តនេះត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់នៅពេលដែលរលកពន្លឺជាក់លាក់ត្រូវបានទាមទារសម្រាប់ដំណើរការបូមដែលមិនងាយសម្រេចបានជាមួយនឹងប្រភពពន្លឺធម្មតា។ 

 

ឡាស៊ែររដ្ឋរឹងដែលបូមដោយឌីយ៉ូដ

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 ការចែកចាយទទួលបានឯកសណ្ឋាន គុណភាពធ្នឹមកាន់តែខ្ពស់។ ការតម្រឹមស្មុគ្រស្មាញ ការរលាយកំដៅមានប្រសិទ្ធភាពតិចនៅក្នុងឡាស៊ែរដែលមានថាមពលខ្ពស់។

តម្រូវការសម្រាប់ពន្លឺបូមដែលមានប្រសិទ្ធភាព

 

តម្រូវការ សារៈសំខាន់ ផលប៉ះពាល់/តុល្យភាព កំណត់ចំណាំបន្ថែម
ភាពសមស្របនៃវិសាលគម រលកត្រូវតែផ្គូផ្គងវិសាលគមស្រូបរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុកឡាស៊ែរ ធានាបាននូវការស្រូបយកប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងការបញ្ច្រាសចំនួនប្រជាជនប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព -
អាំងតង់ស៊ីតេ ត្រូវតែខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់សម្រាប់កម្រិតរំភើបដែលចង់បាន អាំងតង់ស៊ីតេខ្ពស់ពេកអាចបណ្តាលឱ្យខូចកម្ដៅ;កម្រិត​ទាប​ពេក​នឹង​មិន​សម្រេច​បាន​ការ​បញ្ច្រាស​ចំនួន​ប្រជាជន​ទេ។ -
គុណភាពធ្នឹម សារៈសំខាន់ជាពិសេសនៅក្នុងឡាស៊ែរបូមចុង ធានាបាននូវការភ្ជាប់គ្នាប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងរួមចំណែកដល់គុណភាពនៃកាំរស្មីឡាស៊ែរដែលបញ្ចេញ គុណភាពធ្នឹមខ្ពស់មានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការត្រួតស៊ីគ្នាច្បាស់លាស់នៃពន្លឺបូម និងកម្រិតសំឡេងរបៀបឡាស៊ែរ
បន្ទាត់រាងប៉ូល។ ត្រូវការសម្រាប់ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិ anisotropic បង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការស្រូបយក និងអាចប៉ះពាល់ដល់ការបញ្ចេញពន្លឺឡាស៊ែរ ស្ថានភាពបន្ទាត់រាងប៉ូលជាក់លាក់អាចចាំបាច់
អាំងតង់ស៊ីតេសំលេងរំខាន កម្រិតសំលេងរំខានទាបគឺសំខាន់ណាស់។ ភាពប្រែប្រួលនៃអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺរបស់ស្នប់អាចប៉ះពាល់ដល់គុណភាព និងស្ថេរភាពនៃទិន្នផលឡាស៊ែរ សំខាន់សម្រាប់កម្មវិធីដែលទាមទារស្ថេរភាពនិងភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។
កម្មវិធីឡាស៊ែរដែលពាក់ព័ន្ធ
ផលិតផលដែលពាក់ព័ន្ធ

ពេលវេលាផ្សាយ៖ ០១-០២-២០២៣