Τι είναι ένα λέιζερ τριών επιπέδων;

Ένα λέιζερ γενικά εκπέμπει φως μέσω ενός τύπου ενίσχυσης.Τα ατομικά φωτόνια μπορούν να χειριστούν για να συγκεντρωθούν η ενέργεια του φωτός σε μια μικρή περιοχή ή να την κατευθύνουν σε μεγάλες αποστάσεις.Η μέθοδος στην οποία η ενέργεια κατευθύνεται στην δέσμη φωτός για να ενισχυθεί ονομάζεται άντληση και μια αντλία λέιζερ συνήθως διεγείρει τα σωματίδια σε υψηλότερη κατάσταση ενέργειας.Κάθε κράτος αναφέρεται συχνά ως επίπεδο.Ένα λέιζερ τριών επιπέδων, για παράδειγμα, μπορεί να κατευθύνει το φως σε τρία διαφορετικά στάδια πριν εκπέμπει.Μια τέτοια διαμόρφωση χρησιμοποιείται συχνά για να διασφαλιστεί ότι η δέσμη βρίσκεται στο επιθυμητό επίπεδο ισχύος.

Η ενέργεια που χρησιμοποιείται σε ένα λέιζερ συνήθως ενθουσιάζει τα σωματίδια φωτονίων, αλλά μπορεί επίσης να έχει την αντίθετη αντίδραση.Σε ένα λέιζερ τριών επιπέδων, το φως μεταφέρεται από κατάσταση ηρεμίας σε επίπεδο υψηλής ενέργειας.Στο δεύτερο στάδιο αυτή η ενέργεια διασπάται, αλλά δεν εκπέμπονται σωματίδια ως ακτινοβολία.Γενικά, όχι περισσότερο από το ήμισυ των σωματιδίων έχουν αρκετή ενέργεια σε αυτή τη διαδικασία.Οι μηχανικοί έχουν σχεδιάσει συστήματα που μπορούν να τους κάνουν να είναι πιο ενεργητικά από ό, τι είναι απαραίτητο.Το τελικό στάδιο είναι η ενεργοποίηση της δέσμης λέιζερ και μια γρήγορη πτώση στην ενέργεια των σωματιδίων συνήθως εμφανίζεται καθώς εκπέμπονται τα σωματίδια.

Μετά την εκτόξευση της δέσμης, τότε το επίπεδο ενέργειας μειώνεται κανονικά στη χαμηλότερη κατάσταση του.Επομένως, η κατάσταση εδάφους ενός λέιζερ τριών επιπέδων ονομάζεται χαμηλότερη στάθμη λέιζερ ή E1, η οποία είναι επίσης συνήθως η κατάσταση του συστήματος μετά την εκπομπή.Η ενέργεια συχνά κατευθύνεται προς το επίπεδο E3 απευθείας από το E1, ενώ το ανώτερο επίπεδο λέιζερ, που ονομάζεται E2, συνήθως εμφανίζεται λίγο πριν ενεργοποιηθεί η δέσμη.

Η χρήση μόλις των μισών ηλεκτρονίων γενικά απαιτεί να προστεθεί περισσότερη ισχύ στις τρεις-Λέιζερ.Μεγάλο μέρος των ενεργειακών μεταβάσεων σε χαμηλότερη κατάσταση χωρίς να εκπέμπει φως ή άλλη ακτινοβολία, η οποία γενικά ενεργοποιείται από τη μεταφορά ενέργειας από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια πλέγματος.Αυτός ο τύπος λέιζερ, επομένως, συνήθως δεν είναι τόσο αποτελεσματικός όσο κάποιες άλλες ποικιλίες.

Οι ενεργειακές καταστάσεις σε κάθε επίπεδο διαρκούν για κλάσματα ενός δευτερολέπτου, παρά τα σημαντικά κέρδη και απώλειες που μπορεί να προκύψουν.Ένα άλλο φαινόμενο που εμφανίζεται συχνά σε λέιζερ τριών επιπέδων είναι μια αναστροφή του πληθυσμού, στην οποία η ποσότητα των σωματιδίων σε μια υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση είναι μεγαλύτερη από εκείνα των χαμηλότερων καταστάσεων.Η ενίσχυση του φωτός είναι συνήθως το αποτέλεσμα.Αυτές οι ενεργειακές καταστάσεις, ωστόσο, επιτυγχάνονται σε ένα μέρος των σωματιδίων σε αυτόν τον τύπο λέιζερ, οπότε η ενεργειακή απόδοση πρέπει μερικές φορές να αντιμετωπιστεί.