"לב" הלייזר: מדיום הגברה

"לב" הלייזר: מדיום gain
In טכנולוגיית לייזר, ה-מדיום הגברת לייזר(הידוע גם כתווך פעיל או חומר עבודה בלייזר) הוא המרכיב המרכזי שללייזרהוא משיג היפוך מספר חלקיקים באמצעות שאיבה, מספק את היכולת להגברת אור, מפצה על האובדן בחלל התהודה, ובכך מייצר פלט לייזר קוהרנטי. ללא מדיום הגברה מתאים, לא יהיה לייזר יעיל.
1. הרעיון הבסיסי ועקרון העבודה של מדיית הגבר.
תפקידה של מדיית הגברה היא להגביר את ההספק האופטי באמצעות פליטה מגורה. בדרך כלל, נדרשת שאיבה חיצונית (שאיבה אופטית או שאיבה חשמלית) כדי לספק אנרגיה ולהשיג היפוך אנרגיה של החלקיקים ברמה העליונה.
2. דרישות למדיה בעלת הגבר מעולה:
לא כל החומרים יכולים לשמש כמדיה להגברת אנרגיה. דרישות עיקריות: מעבר לייזר: קיים חתך פליטה חזק (o_em) בטווח אורך הגל של המטרה. שקיפות גבוהה: החומר המארח שקוף לאורכי הגל של הלייזר והמשאבה. ספיגת משאבה יעילה: התאמה למקור המשאבה הזמין (כגון שאיבת LD 808 ננומטר Nd:YAG) מתאימה לאורך חיים ברמה העליונה (T): אורך חיים ארוך מועיל למיתוג Q, אורך חיים קצר מועיל למודולציה. יעילות קוונטית גבוהה: דיכוי נמוך, ספיגה נמוכה במצב מעורר. תוצר o·T גבוה: השגת הגבר גבוה וסף נמוך. רוחב פס הגבר רחב: מועיל לכוונון אורך גל ופולסים קצרים במיוחד. תכונות תרמיות ומכניות: מוליכות תרמית גבוהה, מקדם תרמו-אופטי נמוך, סף נזק גבוה. אחרות: יציבות כימית, ללא היגרוסקופיות, סף נזק גבוה. דרישות אלו מתנגשות לעיתים קרובות זו בזו. לדוגמה, רוחב פס רחב בדרך כלל פירושו חתך רוחב נמוך יותר, וזה דורש פשרה בתרחישי יישום.
מדיום ההגבר הוא הגורם המכריע עבורביצועי לייזרהחל מ-Nd:YAG קלאסי ועד לסיבים אופטיים מודרניים בעלי הספק גבוה, התקדמות בחומרים הרחיבה בהתמדה את יישומי הלייזרים. בתכנון מעשי, נדרשות לעתים קרובות סימולציות נומריות כדי לייעל את ריכוזי הסימום, תוכניות השאיבה וכו'.