Hva er en laser på tre nivåer?

En laser avgir vanligvis lys gjennom en type forsterkning.Atomfotoner kan manipuleres for å konsentrere lysenergien til et lite område, eller lede det over store avstander.Metoden som energi er rettet inn i lysstrålen for å forsterke den kalles pumping, og en laserpumpe stimulerer typisk partikler til en høyere energitilstand.Hver stat blir ofte referert til som et nivå;En laser på tre nivåer kan for eksempel lede lys i tre forskjellige stadier før den sendes ut.En slik konfigurasjon brukes ofte for å sikre at strålen er på ønsket effektnivå.

Energien som brukes i en laser begeistrer typisk fotonpartiklene, men kan også ha motsatt reaksjon.I en laser på tre nivåer overføres lyset fra en hviletilstand til et høyt energinivå;På det andre stadiet avtar denne energien, men ingen partikler sendes ut som stråling.Generelt har ikke mer enn halvparten av partiklene nok energi i denne prosessen.Ingeniører har designet systemer som kan få dem til å være mer energiske enn nødvendig.Det siste trinnet er aktiveringen av laserstrålen, og en rask fall i partikkelenergi oppstår vanligvis når partiklene sendes ut.

Etter at strålen er avfyrt, reduseres energinivået normalt til sin laveste tilstand.Grunntilstanden for en laser på tre nivåer kalles derfor det nedre lasernivået, eller E1, som også vanligvis er systemtilstanden etter at utslipp oppstår.Energi rettes ofte til E3 -nivå direkte fra E1, mens det øvre lasernivået, kalt E2, typisk forekommer rett før strålen er aktivert.

Bruken av bare halvparten av elektronene krever generelt at mer effekt legges til de tre-nivå laser.Mye av energiovergangene til en lavere tilstand uten å avgi lys eller annen stråling, som vanligvis er aktivert av transport av energi av partikler kalt gitterfotoner.Denne typen laser er derfor vanligvis ikke så effektiv som noen andre varianter.

Energiliser på hvert nivå varer for brøkdeler av et sekund, til tross for de betydelige gevinstene og tapene som kan oppstå.Et annet fenomen som ofte forekommer i en laser på tre nivåer er en populasjonsinversjon, der mengden partikler i en høyere energitilstand er større enn i lavere tilstander.Amplifisering av lys er vanligvis resultatet.Disse energitilstandene nås imidlertid i bare en del av partiklene i denne typen laser, så energieffektivitet må noen ganger tas opp.