レーザー利得媒体の主な特性

レーザーゲインメディアの主な特性は何ですか?

レーザー利得媒質は、レーザー作動物質とも呼ばれ、粒子の反転分布を実現し、誘導放射を発生させて光増幅を実現するために用いられる物質系を指します。レーザーの中核構成要素であり、多数の原子または分子を担持しています。これらの原子または分子は外部エネルギーの励起下で励起状態へ遷移し、励起放射を通して光子を放出することで、レーザー光レーザー利得媒体としては、固体、液体、気体、半導体材料が用いられる。
固体レーザーでは、Nd:YAG結晶、Nd:YVO4結晶など、希土類イオンまたは遷移金属イオンをドープした結晶が利得媒体として一般的に使用されます。液体レーザーでは、有機色素が利得媒体としてよく使用されます。ガスレーザーでは、二酸化炭素レーザーでは二酸化炭素ガス、ヘリウムネオンレーザーではヘリウムガスとネオンガスなど、ガスが利得媒体として使用されます。半導体レーザーガリウムヒ素 (GaAs) などの半導体材料をゲイン媒体として使用します。
レーザーゲイン媒体の主な特性は次のとおりです。
エネルギー準位構造：利得媒質中の原子または分子は、外部エネルギー励起下で分布反転を実現するために、適切なエネルギー準位構造を持つ必要があります。これは通常、高エネルギー準位と低エネルギー準位間のエネルギー差が、特定の波長の光子エネルギーと一致することを意味します。

遷移特性：励起状態にある原子または分子は、励起放射中にコヒーレント光子を放出するために、安定した遷移特性を持つ必要があります。そのためには、利得媒体に高い量子効率と低い損失が求められます。
熱安定性と機械的強度: 実際の用途では、ゲイン媒体は高出力のポンプ光とレーザー出力に耐える必要があるため、優れた熱安定性と機械的強度が必要です。
光学品質：利得媒質の光学品質はレーザーの性能にとって極めて重要です。レーザービームの品質と安定性を確保するためには、高い光透過率と低い散乱損失が求められます。レーザー利得媒質の選択は、レーザーの用途要件によって異なります。レーザ、動作波長、出力、その他の要因。利得媒体の材料と構造を最適化することで、レーザーの性能と効率をさらに向上させることができます。