چهار سطح و سه سطح نمودار انرژی لیزر

شکل 1: نمودارهای سطح انرژی سیستم های مختلف لیزر. خطوط افقی سطح انرژی را نشان می دهد. هرچه یک خط بالاتر باشد ، انرژی مربوطه را نیز بالاتر می برند. چپ: یک سیستم سه سطحه ، جایی که انتقال لیزر در حالت زمین به پایان می رسد. میانه: یک سیستم چهار سطح ، که در آن انتقال لیزر در سطح بالاتر از سطح زمین به پایان می رسد ، که به سرعت خالی از سکنه می شود. از طریق تلفن راست: یک سیستم شبه سه سطح ، که در آن سطح لیزر پایین تر دارای برخی از جمعیت در تعادل گرمایی است.

تقویت نوری در محیط افزایش لیزر یا تقویت کننده لیزر از انتشار تحریک شده ناشی می شود ، جایی که نور ورودی باعث انتقال یونهای فعال لیزر از برخی حالت های برانگیخته به حالت پایین می شود.

سیستم های سه سطح

در یک سیستم سه سطحی ، انتقال لیزر در حالت پایه به پایان می رسد. محیط افزایش پمپ نشده جذب زیادی در انتقال لیزر از خود نشان می دهد. وارونگی جمعیت و در نتیجه افزایش لیزر خالص فقط در صورت پمپاژ بیش از نیمی از یونها (یا اتم ها) به سطح لیزر فوقانی حاصل می شود. بنابراین قدرت پمپ آستانه بسیار زیاد است.

وارونگی جمعیت تنها با پمپاژ در یک سطح بالاتر ، و به دنبال آن انتقال سریع تابشی یا غیر تابشی به سطح لیزر فوقانی امکان پذیر است ، زیرا در این روش فرد از انتشار تحریک شده ناشی از موج پمپ جلوگیری می کند. (برای انتقال فقط بین دو سطح ، جذب همزمان پمپ و تقویت سیگنال امکان پذیر نیست.)

مثالی از یک محیط لیزر سه سطح ، یاقوت (Cr3 +: Al2O3) است ، همانگونه که مایمن برای لیزر اول استفاده کرده است.

از رسانه های خالص لیزر سه سطح لیزر به ندرت استفاده می شود ، در حالی که از رسانه های شبه سه سطح (به زیر مراجعه کنید) بخصوص در زمینه لیزرهای فیبر کاملاً رایج است.