လျင်မြန်သော ပို့စ်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့၏ လူမှုမီဒီယာသို့ စာရင်းသွင်းပါ
အနှစ်ချုပ်အားဖြင့် လေဆာစုပ်ယူခြင်းဆိုသည်မှာ လေဆာအလင်းထုတ်လွှတ်နိုင်သည့်အခြေအနေရရှိရန်အတွက် အလယ်အလတ်တစ်ခုကို စွမ်းအင်ပေးသည့် လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။ ၎င်းကို အလယ်အလတ်ထဲသို့ အလင်း သို့မဟုတ် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းကို ထိုးသွင်းခြင်းဖြင့် ၎င်း၏အက်တမ်များကို လှုံ့ဆော်ပေးပြီး ပေါင်းစပ်အလင်းရောင်ထုတ်လွှတ်ခြင်းဖြင့် ပြုလုပ်လေ့ရှိသည်။ ဤအခြေခံလုပ်ငန်းစဉ်သည် ၂၀ ရာစုအလယ်ပိုင်းတွင် ပထမဆုံးလေဆာများ ပေါ်ပေါက်လာပြီးကတည်းက သိသိသာသာ တိုးတက်ပြောင်းလဲလာခဲ့သည်။
rate equations များဖြင့် မကြာခဏ ပုံစံထုတ်လေ့ရှိသော်လည်း၊ laser pumping သည် အခြေခံအားဖြင့် quantum mechanical လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် photons များနှင့် gain medium ၏ အက်တမ် သို့မဟုတ် မော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံအကြား ရှုပ်ထွေးသော အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများ ပါဝင်သည်။ အဆင့်မြင့်မော်ဒယ်များသည် Rabi oscillations ကဲ့သို့သော ဖြစ်စဉ်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားပြီး ဤအပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများကို ပိုမိုသိမ်မွေ့သော နားလည်မှုကို ပေးစွမ်းသည်။
လေဆာစုပ်ယူခြင်းဆိုသည်မှာ အလင်း သို့မဟုတ် လျှပ်စစ်စီးကြောင်းပုံစံဖြင့် စွမ်းအင်ကို လေဆာ၏ gain medium သို့ ထောက်ပံ့ပေးသည့် လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်း၏ အက်တမ်များ သို့မဟုတ် မော်လီကျူးများကို မြင့်မားသော စွမ်းအင်အခြေအနေသို့ မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ ဤစွမ်းအင်လွှဲပြောင်းမှုသည် population inversion ကို ရရှိရန် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ၎င်းသည် စွမ်းအင်နိမ့်သောအခြေအနေထက် အမှုန်များ ပိုမိုစိတ်လှုပ်ရှားစေသည့် အခြေအနေဖြစ်ပြီး လှုံ့ဆော်ပေးသော ထုတ်လွှတ်မှုမှတစ်ဆင့် အလင်းကို ချဲ့ထွင်နိုင်စေပါသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ရှုပ်ထွေးသော quantum interaction များ ပါဝင်ပြီး မကြာခဏ rate equations သို့မဟုတ် ပိုမိုအဆင့်မြင့်သော quantum mechanical frameworks များမှတစ်ဆင့် ပုံစံပြုလေ့ရှိသည်။ အဓိကရှုထောင့်များတွင် pump source (laser diode များ သို့မဟုတ် discharge lamps များကဲ့သို့)၊ pump geometry (ဘေး သို့မဟုတ် အဆုံး pumping) နှင့် gain medium ၏ သီးခြားလိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီစေရန် pump light ဝိသေသလက္ခဏာများ (spectrum၊ intensity၊ beam quality၊ polarization) ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။ လေဆာစုပ်ယူခြင်းသည် solid-state၊ semiconductor နှင့် gas lasers အပါအဝင် လေဆာအမျိုးအစားအမျိုးမျိုးတွင် အခြေခံကျပြီး လေဆာ၏ ထိရောက်ပြီး ထိရောက်သော လည်ပတ်မှုအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။
Optically Pumped Laser အမျိုးအစားများ
၁။ ဓာတုပစ္စည်းပါဝင်သည့် လျှပ်ကာများပါသည့် Solid-State လေဆာများ
· ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်-ဤလေဆာများသည် လျှပ်စစ်လျှပ်ကာပေးသော host medium ကို အသုံးပြုပြီး လေဆာတက်ကြွသော အိုင်းယွန်းများကို စွမ်းအင်ပေးရန် optical pumping ကို အားကိုးသည်။ အဖြစ်များသော ဥပမာတစ်ခုမှာ YAG လေဆာများတွင်ရှိသော neodymium ဖြစ်သည်။
·မကြာသေးမီက သုတေသနပြုချက်များ-A. Antipov နှင့်အဖွဲ့၏ လေ့လာမှုတစ်ခုတွင် spin-exchange optical pumping အတွက် solid-state near-IR laser အကြောင်း ဆွေးနွေးထားသည်။ ဤသုတေသနသည် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာပုံရိပ်ဖော်ခြင်းနှင့် ဆက်သွယ်ရေးကဲ့သို့သော အသုံးချမှုများအတွက် အလွန်အရေးကြီးသော near-infrared spectrum တွင် solid-state laser နည်းပညာတိုးတက်မှုများကို မီးမောင်းထိုးပြသည်။
နောက်ထပ်ဖတ်ရှုရန်:Spin-Exchange Optical Pumping အတွက် Solid-State Near-IR Laser
၂။ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း လေဆာများ
·အထွေထွေအချက်အလက်- ပုံမှန်အားဖြင့် လျှပ်စစ်ဖြင့် ပန့်ထုတ်ထားသော semiconductor laser များသည် အထူးသဖြင့် Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs) ကဲ့သို့ မြင့်မားသော တောက်ပမှု လိုအပ်သော အသုံးချမှုများတွင် optical pumping မှလည်း အကျိုးကျေးဇူးရရှိနိုင်ပါသည်။
·မကြာသေးမီက ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုများ- အလွန်မြန်သော solid-state နှင့် semiconductor laser များမှ optical frequency comb များဆိုင်ရာ U. Keller ၏ လုပ်ဆောင်ချက်သည် diode-pumped solid-state နှင့် semiconductor laser များမှ stable frequency comb များထုတ်လုပ်ခြင်းအပေါ် ထိုးထွင်းသိမြင်မှုများကို ပေးစွမ်းသည်။ ဤတိုးတက်မှုသည် optical frequency metrology တွင် အသုံးချမှုများအတွက် အရေးကြီးပါသည်။
နောက်ထပ်ဖတ်ရှုရန်:အလွန်မြန်ဆန်သော solid-state နှင့် semiconductor laser များမှ optical frequency comb များ
၃။ ဓာတ်ငွေ့လေဆာများ
·ဓာတ်ငွေ့လေဆာများတွင် Optical Pumping- အယ်ကာလီအငွေ့လေဆာများကဲ့သို့သော ဓာတ်ငွေ့လေဆာအမျိုးအစားအချို့သည် optical pumping ကို အသုံးပြုသည်။ ဤလေဆာများကို သီးခြားဂုဏ်သတ္တိများပါရှိသော ညီညွတ်သောအလင်းရင်းမြစ်များ လိုအပ်သော အသုံးချမှုများတွင် မကြာခဏ အသုံးပြုကြသည်။
Optical Pumping အတွက် အရင်းအမြစ်များ
လျှပ်စီးပတ်မီးအိမ်များlamp-pumped laser များတွင် အသုံးများသော discharge lamp များကို ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသောပါဝါနှင့် ကျယ်ပြန့်သောရောင်စဉ်အတွက် အသုံးပြုကြသည်။ YA Mandryko နှင့်အဖွဲ့သည် solid-state laser များ၏ active media optical pumping xenon lamp များတွင် impulse arc discharge ထုတ်လုပ်မှု၏ power model တစ်ခုကို တီထွင်ခဲ့သည်။ ဤ model သည် ထိရောက်သော laser လည်ပတ်မှုအတွက် အရေးကြီးသော impulse pumping lamp များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ကူညီပေးသည်။
လေဆာဒိုင်အိုဒ်များ:diode-pumped lasers များတွင် အသုံးပြုသော laser diodes များသည် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်၊ ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသောအရွယ်အစားနှင့် အသေးစိတ်ချိန်ညှိနိုင်စွမ်းကဲ့သို့သော အားသာချက်များကို ပေးစွမ်းသည်။
နောက်ထပ်ဖတ်ရှုရန်:လေဆာဒိုင်အိုဒ်ဆိုတာ ဘာလဲ။
ဖလက်ရှ်မီးများဖလက်ရှ်မီးချောင်းများသည် ပတ္တမြား သို့မဟုတ် Nd:YAG လေဆာများကဲ့သို့သော အစိုင်အခဲလေဆာများကို ထုတ်လွှတ်ရန်အတွက် အသုံးများသော ပြင်းထန်သော၊ ကျယ်ပြန့်သောရောင်စဉ်အလင်းရင်းမြစ်များဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် လေဆာအလယ်အလတ်ကို လှုံ့ဆော်ပေးသည့် မြင့်မားသောပြင်းထန်သောအလင်းပေါက်ကွဲမှုကို ပေးစွမ်းသည်။
Arc မီးအိမ်များဖလက်ရှ်မီးချောင်းများနှင့်ဆင်တူသော်လည်း စဉ်ဆက်မပြတ်လည်ပတ်ရန်အတွက် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော အာ့ခ်မီးချောင်းများသည် ပြင်းထန်သောအလင်း၏တည်ငြိမ်သောအရင်းအမြစ်ကို ပေးစွမ်းသည်။ ၎င်းတို့ကို စဉ်ဆက်မပြတ်လှိုင်း (CW) လေဆာလည်ပတ်မှုလိုအပ်သည့် အသုံးချမှုများတွင် အသုံးပြုသည်။
LED များ (အလင်းထုတ်လွှတ်သော ဒိုင်အိုဒက်များ)လေဆာဒိုင်အိုဒ်များကဲ့သို့ အဖြစ်များခြင်းမရှိသော်လည်း LED များကို ပါဝါနည်းသော အသုံးချမှုအချို့တွင် optical pumping အတွက် အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။ ၎င်းတို့သည် ၎င်းတို့၏ ရှည်လျားသောသက်တမ်း၊ ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးမှုနှင့် လှိုင်းအလျားအမျိုးမျိုးတွင် ရရှိနိုင်မှုကြောင့် အကျိုးရှိပါသည်။
နေရောင်ခြည်စမ်းသပ်မှုအချို့တွင် နေရောင်ခြည်ကို နေရောင်ခြည်ဖြင့် စုပ်ယူထားသော လေဆာများအတွက် ပန့်အရင်းအမြစ်အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ကို အသုံးချပြီး ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်နှင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော အရင်းအမြစ်တစ်ခုဖြစ်စေသော်လည်း လူလုပ်အလင်းရောင်အရင်းအမြစ်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ထိန်းချုပ်နိုင်မှုနည်းပြီး ပြင်းထန်မှုနည်းပါသည်။
ဖိုက်ဘာချိတ်ဆက် လေဆာဒိုင်အိုဒ်များ: ၎င်းတို့သည် optical fiber များနှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော laser diode များဖြစ်ပြီး၊ pump light ကို laser medium သို့ ပိုမိုထိရောက်စွာ ပို့ဆောင်ပေးပါသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် fiber laser များနှင့် pump light ကို တိကျစွာ ပို့ဆောင်ရန် အရေးကြီးသည့် အခြေအနေများတွင် အထူးအသုံးဝင်ပါသည်။
အခြားလေဆာများတစ်ခါတစ်ရံတွင် လေဆာတစ်ခုကို အခြားတစ်ခုကို စုပ်ယူရန် အသုံးပြုသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ကြိမ်နှုန်းနှစ်ဆတိုးထားသော Nd: YAG လေဆာကို ဆိုးဆေးလေဆာတစ်ခုကို စုပ်ယူရန် အသုံးပြုနိုင်သည်။ ဤနည်းလမ်းကို သမားရိုးကျအလင်းရင်းမြစ်များဖြင့် အလွယ်တကူမရရှိနိုင်သော စုပ်ယူမှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွက် သတ်မှတ်ထားသော လှိုင်းအလျားများ လိုအပ်သည့်အခါတွင် မကြာခဏ အသုံးပြုလေ့ရှိသည်။
ဒိုင်အိုဒိုက်-ပန့်ပ် မာကျောသော လေဆာ
ကနဦး စွမ်းအင်ရင်းမြစ်လုပ်ငန်းစဉ်သည် ပန့်အရင်းအမြစ်အဖြစ် ဆောင်ရွက်သော ဒိုင်အိုဒ်လေဆာဖြင့် စတင်သည်။ ဒိုင်အိုဒ်လေဆာများကို ၎င်းတို့၏ ထိရောက်မှု၊ အရွယ်အစားသေးငယ်မှုနှင့် သတ်မှတ်ထားသော လှိုင်းအလျားများတွင် အလင်းထုတ်လွှတ်နိုင်စွမ်းတို့အတွက် ရွေးချယ်ကြသည်။
ပန့်မီး:ဒိုင်အိုဒ်လေဆာသည် solid-state gain medium မှ စုပ်ယူသော အလင်းကို ထုတ်လွှတ်သည်။ ဒိုင်အိုဒ်လေဆာ၏ wavelength ကို gain medium ၏ absorption ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် ကိုက်ညီစေရန် ပြုလုပ်ထားသည်။
အစိုင်အခဲ-စတိတ်Gain Medium
ပစ္စည်း:DPSS လေဆာများတွင် gain medium သည် ပုံမှန်အားဖြင့် Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet)၊ Nd:YVO4 (Neodymium-doped Yttrium Orthovanadate) သို့မဟုတ် Yb:YAG (Ytterbium-doped Yttrium Aluminum Garnet) ကဲ့သို့သော solid-state ပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။
တားမြစ်ဆေးသုံးစွဲခြင်းဤပစ္စည်းများကို တက်ကြွသောလေဆာအိုင်းယွန်းများဖြစ်သည့် ရှားပါးဒြပ်စင်အိုင်းယွန်းများ (Nd သို့မဟုတ် Yb ကဲ့သို့) ဖြင့် ရောစပ်ထားသည်။
စွမ်းအင်စုပ်ယူမှုနှင့် လှုံ့ဆော်မှု-diode laser မှ pump light သည် gain medium ထဲသို့ ဝင်ရောက်သောအခါ၊ ရှားပါးဒြပ်စင်အိုင်းယွန်းများသည် ဤစွမ်းအင်ကို စုပ်ယူပြီး ပိုမိုမြင့်မားသော စွမ်းအင်အခြေအနေများသို့ လှုံ့ဆော်ပေးပါသည်။
လူဦးရေ ပြောင်းပြန်လှန်ခြင်း
လူဦးရေ ပြောင်းပြန်လှန်ခြင်း အောင်မြင်ခြင်း-လေဆာလုပ်ဆောင်ချက်၏ အဓိကသော့ချက်မှာ gain medium တွင် population inversion ရရှိရန်ဖြစ်သည်။ ဆိုလိုသည်မှာ အိုင်းယွန်းများသည် ground state ထက် excited state တွင် ပိုများသည်။
လှုံ့ဆော်ထားသော ထုတ်လွှတ်မှု-လူဦးရေပြောင်းပြန်လှန်ခြင်းရရှိပြီးသည်နှင့် စိတ်လှုပ်ရှားနေသော အခြေအနေနှင့် မြေပြင်အခြေအနေအကြား စွမ်းအင်ကွာခြားချက်နှင့် ကိုက်ညီသော ဖိုတွန်တစ်ခုကို ထည့်သွင်းခြင်းသည် စိတ်လှုပ်ရှားနေသော အိုင်းယွန်းများကို မြေပြင်အခြေအနေသို့ ပြန်ရောက်စေရန် လှုံ့ဆော်ပေးနိုင်ပြီး လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ဖိုတွန်တစ်ခုကို ထုတ်လွှတ်ပါသည်။
အလင်းတန်းပြန်ဟပ်စက်
မှန်များ: gain medium ကို optical resonator အတွင်းတွင် ထားရှိပြီး၊ ပုံမှန်အားဖြင့် medium ၏ အဆုံးတစ်ဖက်စီတွင် မှန်နှစ်ခုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။
တုံ့ပြန်ချက်နှင့် ချဲ့ထွင်ခြင်း- မှန်များထဲမှ တစ်ခုမှာ အလွန်ရောင်ပြန်ဟပ်ပြီး နောက်တစ်ခုမှာ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ရောင်ပြန်ဟပ်သည်။ ဖိုတွန်များသည် ဤမှန်များကြားတွင် ရှေ့တိုးနောက်ငင် ပြန်ကန်ထွက်လာပြီး ထုတ်လွှတ်မှုများ ပိုမိုလှုံ့ဆော်ပေးပြီး အလင်းကို ချဲ့ထွင်ပေးသည်။
လေဆာထုတ်လွှတ်မှု
စည်းလုံးညီညွတ်သောအလင်း- ထုတ်လွှတ်လိုက်သော ဖိုတွန်များသည် စည်းလုံးညီညွတ်ကြပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ ၎င်းတို့သည် အဆင့်တွင်ရှိပြီး လှိုင်းအလျားတူညီသည်။
အထွက်- တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ရောင်ပြန်ဟပ်သော မှန်သည် ဤအလင်းအချို့ကို ဖြတ်သန်းခွင့်ပြုပြီး DPSS လေဆာမှ ထွက်လာသော လေဆာရောင်ခြည်ကို ဖွဲ့စည်းပေးသည်။
ပန့်ချခြင်း ဂျီသြမေတြီများ- ဘေးတိုက် vs အဆုံးတွင် ပန့်ချခြင်း
| စုပ်ထုတ်နည်း | ဖော်ပြချက် | အပလီကေးရှင်းများ | အားသာချက်များ | စိန်ခေါ်မှုများ |
|---|---|---|---|---|
| ဘေးတိုက်စုပ်ထုတ်ခြင်း | လေဆာအလယ်အလတ်နှင့် ထောင့်မှန်ကျသော ပန့်အလင်းကို မိတ်ဆက်ပေးသည် | တုတ် သို့မဟုတ် ဖိုက်ဘာလေဆာများ | ပါဝါမြင့်အသုံးချမှုများအတွက် သင့်လျော်သော ပန့်မီး၏ တစ်ပြေးညီဖြန့်ဖြူးမှု | ညီမျှမှုမရှိသော gain distribution၊ beam အရည်အသွေးနိမ့်ခြင်း |
| အဆုံးစုပ်ထုတ်ခြင်း | လေဆာရောင်ခြည်နှင့် တူညီသောဝင်ရိုးတစ်လျှောက် ဦးတည်ထားသော ပန့်မီး | Nd:YAG ကဲ့သို့သော အစိုင်အခဲအခြေအနေ လေဆာများ | တစ်ပြေးညီ gain distribution၊ မြင့်မားသော beam အရည်အသွေး | ပါဝါမြင့်လေဆာများတွင် ရှုပ်ထွေးသော ချိန်ညှိမှု၊ အပူပျံ့နှံ့မှု ထိရောက်မှု နည်းပါးခြင်း |
ထိရောက်သော ပန့်မီးအတွက် လိုအပ်ချက်များ
| လိုအပ်ချက် | အရေးပါမှု | သက်ရောက်မှု/ဟန်ချက်ညီမှု | နောက်ထပ်မှတ်စုများ |
|---|---|---|---|
| ရောင်စဉ် သင့်လျော်မှု | လှိုင်းအလျားသည် လေဆာအလယ်အလတ်၏ စုပ်ယူမှုရောင်စဉ်နှင့် ကိုက်ညီရမည် | ထိရောက်သော စုပ်ယူမှုနှင့် ထိရောက်သော လူဦးရေ ပြောင်းပြန်လှန်မှုကို သေချာစေသည် | - |
| ပြင်းထန်မှု | လိုချင်သော လှုံ့ဆော်မှုအဆင့်အတွက် လုံလောက်သော မြင့်မားရမည် | ပြင်းထန်မှု အလွန်အမင်းမြင့်မားခြင်းသည် အပူဒဏ်ကို ဖြစ်စေနိုင်ပြီး အလွန်နိမ့်ခြင်းသည် လူဦးရေ ပြောင်းပြန်လှန်ခြင်းကို မရရှိနိုင်ပါ။ | - |
| ရောင်ခြည် အရည်အသွေး | အထူးသဖြင့် end-pumped laser များတွင် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ | ထိရောက်သော ချိတ်ဆက်မှုကို သေချာစေပြီး ထုတ်လွှတ်သော လေဆာရောင်ခြည် အရည်အသွေးကို အထောက်အကူပြုသည် | ပန့်အလင်းနှင့် လေဆာမုဒ်ပမာဏ တိကျစွာထပ်တူကျစေရန်အတွက် မြင့်မားသောရောင်ခြည်အရည်အသွေးသည် အရေးကြီးပါသည် |
| ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်း | အန်အိုင်ဆိုထရိုပစ်ဂုဏ်သတ္တိများရှိသော မီဒီယာအတွက် လိုအပ်သည် | စုပ်ယူမှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး ထုတ်လွှတ်လိုက်သော လေဆာအလင်း ပိုလာရိုက်ဇေးရှင်းကို ထိခိုက်စေနိုင်သည် | သီးခြား polarization state လိုအပ်နိုင်ပါသည် |
| ဆူညံသံပြင်းထန်မှု | ဆူညံသံနည်းပါးခြင်းသည် အရေးကြီးပါသည် | ပန့်အလင်းပြင်းအား အတက်အကျများသည် လေဆာအထွက်အရည်အသွေးနှင့် တည်ငြိမ်မှုကို ထိခိုက်စေနိုင်သည် | မြင့်မားသောတည်ငြိမ်မှုနှင့်တိကျမှုလိုအပ်သောအသုံးချမှုများအတွက်အရေးကြီးသည် |
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၃ ခုနှစ်၊ ဒီဇင်ဘာလ ၁ ရက်