Principales caractéristiques du milieu de gain laser

Quelles sont les principales caractéristiques des supports à gain laser ?

Le milieu de gain laser, également connu sous le nom de substance de travail laser, fait référence au système matériel utilisé pour réaliser l'inversion de la population de particules et générer un rayonnement stimulé pour obtenir une amplification de la lumière. C'est le composant central du laser, transportant un grand nombre d'atomes ou de molécules, ces atomes ou molécules, sous l'excitation d'une énergie externe, peuvent passer à l'état excité et, grâce au rayonnement excité, libérer des photons, formant ainsi unlumière laser. Le milieu de gain laser peut être un matériau solide, liquide, gazeux ou semi-conducteur.
Dans les lasers à solide, les supports de gain couramment utilisés sont des cristaux dopés avec des ions de terres rares ou des ions de métaux de transition, tels que les cristaux Nd:YAG, Nd:YVO4, etc. Dans les lasers liquides, les colorants organiques sont souvent utilisés comme supports de gain. Les lasers à gaz utilisent du gaz comme milieu de gain, tel que le dioxyde de carbone dans les lasers au dioxyde de carbone, et l'hélium et le néon dans les lasers hélium-néon.Lasers à semi-conducteursutilisez des matériaux semi-conducteurs comme milieu de gain, tels que l'arséniure de gallium (GaAs).
Les principales caractéristiques du milieu à gain laser comprennent :
Structure des niveaux d'énergie : Les atomes ou molécules dans le milieu de gain doivent avoir une structure de niveaux d'énergie appropriée afin de réaliser une inversion de population sous l'excitation d'une énergie externe. Cela signifie généralement que la différence d'énergie entre les niveaux d'énergie supérieurs et inférieurs doit correspondre à l'énergie photonique d'une longueur d'onde particulière.

Propriétés de transition : les atomes ou les molécules dans des états excités doivent avoir des propriétés de transition stables afin de libérer des photons cohérents lors d'un rayonnement excité. Cela nécessite que le milieu à gain ait une efficacité quantique élevée et de faibles pertes.
Stabilité thermique et résistance mécanique : dans les applications pratiques, le milieu à gain doit résister à la lumière de la pompe à haute puissance et à la sortie laser, il doit donc avoir une bonne stabilité thermique et une bonne résistance mécanique.
Qualité optique : La qualité optique du milieu de gain est essentielle aux performances du laser. Il doit avoir une transmission lumineuse élevée et une faible perte de diffusion pour garantir la qualité et la stabilité du faisceau laser. Le choix du support de gain laser dépend des exigences d'application dulaser, longueur d'onde de travail, puissance de sortie et autres facteurs. En optimisant le matériau et la structure du milieu de gain, les performances et l'efficacité du laser peuvent être encore améliorées.