Características clave del medio de ganancia láser

¿Cuáles son las características clave de los medios de ganancia láser?

El medio de ganancia láser, también conocido como sustancia de trabajo del láser, se refiere al sistema material utilizado para lograr la inversión de la población de partículas y generar radiación estimulada para la amplificación de la luz. Es el componente central del láser, que contiene una gran cantidad de átomos o moléculas. Estos átomos o moléculas, bajo la excitación de energía externa, pueden transitar a un estado excitado y, a través de la radiación de excitación, liberan fotones, formando así un haz láser.luz láserEl medio de ganancia del láser puede ser un material sólido, líquido, gaseoso o semiconductor.
En los láseres de estado sólido, los medios de ganancia más comunes son cristales dopados con iones de tierras raras o de metales de transición, como los cristales de Nd:YAG y Nd:YVO4. En los láseres líquidos, se suelen utilizar colorantes orgánicos como medio de ganancia. Los láseres de gas emplean gas como medio de ganancia, como el dióxido de carbono en los láseres de dióxido de carbono y el helio y el neón en los láseres de helio-neón.Láseres semiconductoresusar materiales semiconductores como medio de ganancia, como el arseniuro de galio (GaAs).
Las características clave del medio de ganancia láser incluyen:
Estructura de niveles de energía: Los átomos o moléculas del medio de ganancia deben tener una estructura de niveles de energía adecuada para lograr una inversión de población al ser excitados con energía externa. Esto generalmente significa que la diferencia de energía entre los niveles de energía superiores e inferiores debe coincidir con la energía del fotón de una longitud de onda específica.

Propiedades de transición: Los átomos o moléculas en estados excitados necesitan tener propiedades de transición estables para emitir fotones coherentes durante la radiación de excitación. Esto requiere que el medio de ganancia tenga una alta eficiencia cuántica y bajas pérdidas.
Estabilidad térmica y resistencia mecánica: En aplicaciones prácticas, el medio de ganancia necesita soportar la luz de bombeo de alta potencia y la salida del láser, por lo que necesita tener buena estabilidad térmica y resistencia mecánica.
Calidad óptica: La calidad óptica del medio de ganancia es fundamental para el rendimiento del láser. Debe tener una alta transmitancia de luz y bajas pérdidas por dispersión para garantizar la calidad y la estabilidad del haz láser. La elección del medio de ganancia del láser depende de los requisitos de la aplicación.láserLa longitud de onda de trabajo, la potencia de salida y otros factores influyen en el rendimiento y la eficiencia del láser. Al optimizar el material y la estructura del medio de ganancia, se puede mejorar aún más su eficiencia.