Hvad er en laser på tre niveauer?

En laser udsender generelt lys gennem en type amplifikation.Atomfotoner kan manipuleres for at koncentrere lysets energi til et lille område eller dirigere den over store afstande.Metoden, hvor energien er rettet ind i lysstrålen for at forstærke den kaldes pumpning, og en laserpumpe stimulerer typisk partikler til en højere energitilstand.Hver stat omtales ofte som et niveau;En laser på tre niveauer kan for eksempel dirigere lys i tre forskellige faser, før det udsendes.En sådan konfiguration bruges ofte til at sikre, at strålen er på det ønskede effektniveau.

Energien, der bruges i en laser, ophidser typisk fotonpartiklerne, men kan også have den modsatte reaktion.I en laser på tre niveauer overføres lyset fra en hviletilstand til et højt energiniveau;På det andet trin nedbrydes denne energi, men alligevel udsendes ingen partikler som stråling.Generelt har ikke mere end halvdelen af partiklerne nok energi i denne proces.Ingeniører har designet systemer, der kan få dem til at være mere energiske end nødvendigt.Den sidste fase er aktiveringen af laserstrålen, og et hurtigt fald i partikelenergi forekommer typisk, når partiklerne udsendes.

Efter at strålen er fyret, falder energiniveauet normalt til sin laveste tilstand.Jordtilstanden for en laser på tre niveauer kaldes derfor det nedre laserniveau eller E1, som også normalt er systemtilstanden efter emission opstår.Energi ledes ofte til E3 -niveauet direkte fra E1, mens det øverste laserniveau, kaldet E2, typisk forekommer lige før bjælken er aktiveret.

Brugen af kun halvdelen af elektronerne kræver generelt, at der tilføjes mere strøm til de tre-niveau laser.Meget af energiovergange til en lavere tilstand uden at udsende lys eller anden stråling, hvilket generelt er aktiveret af transport af energi med partikler kaldet gitterfotoner.Denne type laser er derfor normalt ikke så effektiv som nogle andre sorter.

Energitilstande på hvert niveau varer for brøkdel af et sekund på trods af de betydelige gevinster og tab, der kan opstå.Et andet fænomen, der ofte forekommer i en laser på tre niveauer, er en populationsinversion, hvor mængden af partikler i en højere energitilstand er større end dem i lavere tilstande.Forstærkning af lys er typisk resultatet.Disse energitilstande nås imidlertid i bare en del af partiklerne i denne type laser, så energieffektiviteten er undertiden skal adresseres.