Bombeo láser
El bombeo láser es el acto de transferencia de energía desde una fuente externa al medio de ganancia de un láser . La energía se absorbe en el medio, produciendo estados de excitación en sus átomos. Cuando el número de partículas en un estado excitado excede el número de partículas en el estado fundamental o en un estado menos excitado, se logra la inversión de la población . En esta condición, puede tener lugar el mecanismo de emisión estimulada y el medio puede actuar como un láser o un amplificador óptico . La potencia de la bomba debe ser superior al umbral láser del láser.
La energía de la bomba generalmente se proporciona en forma de luz o corriente eléctrica , pero se han utilizado fuentes más exóticas, como reacciones químicas o nucleares .
Un láser bombeado con una lámpara de arco o una lámpara de destellos generalmente se bombea a través de la pared lateral del medio láser, que a menudo tiene la forma de una barra de cristal que contiene una impureza metálica o un tubo de vidrio que contiene un tinte líquido, en una condición conocida como "bombeo lateral". Para utilizar la energía de la lámpara de la manera más eficiente, las lámparas y el medio láser están contenidos en una cavidad reflectante que redirigirá la mayor parte de la energía de la lámpara hacia la varilla o celda de tinte.
En la configuración más común, el medio de ganancia tiene la forma de una varilla ubicada en un foco de una cavidad reflejada, que consta de una sección transversal elíptica perpendicular al eje de la varilla. La lámpara de destellos es un tubo ubicado en el otro foco de la elipse. A menudo, el revestimiento del espejo se elige para reflejar longitudes de onda que son más cortas que la salida láser mientras absorbe o transmite longitudes de onda que son iguales o más largas, para minimizar la lente térmica.. En otros casos, se utiliza un absorbente para las longitudes de onda más largas. A menudo, la lámpara está rodeada por una camisa cilíndrica llamada tubo de flujo. Este tubo de flujo generalmente está hecho de un vidrio que absorberá longitudes de onda inadecuadas, como la ultravioleta, o proporcionará un camino para enfriar el agua que absorbe los infrarrojos. A menudo, la chaqueta recibe un revestimiento dieléctrico que refleja longitudes de onda de luz inadecuadas de regreso a la lámpara. Esta luz se absorbe y parte de ella se vuelve a emitir en longitudes de onda adecuadas. El tubo de flujo también sirve para proteger la varilla en caso de una falla violenta de la lámpara.
Las elipses más pequeñas crean menos reflejos (una condición llamada "acoplamiento cercano"), lo que da una mayor intensidad en el centro de la varilla. [1] Para una sola lámpara de destellos, si la lámpara y la varilla tienen el mismo diámetro, una elipse que sea dos veces más ancha que alta suele ser la más eficiente para captar la luz en la varilla. La varilla y la lámpara son relativamente largas para minimizar el efecto de las pérdidas en los extremos y para proporcionar una longitud suficiente de medio de ganancia. Las lámparas de destellos más largas también son más eficientes para transferir energía eléctrica a la luz, debido a una mayor impedancia . [2] Sin embargo, si la varilla es demasiado larga en relación con su diámetro, puede ocurrir una condición llamada "prelasificación", que agota la energía de la varilla antes de que pueda acumularse correctamente. [3]Los extremos de las varillas suelen estar recubiertos con antirreflejos o cortados en el ángulo de Brewster para minimizar este efecto. [4] Los espejos planos también se utilizan a menudo en los extremos de la cavidad de la bomba para reducir las pérdidas. [5]
Las variaciones de este diseño utilizan espejos más complejos compuestos de formas elípticas superpuestas, para permitir que varias lámparas de destellos bombeen una sola varilla. Esto permite una mayor potencia, pero son menos eficientes porque no toda la luz se refleja correctamente en la barra, lo que aumenta las pérdidas térmicas. Estas pérdidas se pueden minimizar mediante el uso de una cavidad de acoplamiento cerrado. Sin embargo, este enfoque puede permitir un bombeo más simétrico, aumentando la calidad del haz. [5]
