Vad är en laser på tre nivåer?

En laser avger vanligtvis ljus genom en typ av amplifiering.Atomfotoner kan manipuleras för att koncentrera ljusets energi till ett litet område eller rikta den över stora avstånd.Metoden i vilken energi riktas in i ljusstrålen för att förstärka den kallas pumpning, och en laserpump stimulerar vanligtvis partiklar till ett högre energitillstånd.Varje stat kallas ofta en nivå;En laser på tre nivåer, till exempel, kan rikta ljus i tre olika steg innan det släpps ut.En sådan konfiguration används ofta för att säkerställa att strålen är på önskad effektnivå.

Energin som används i en laser lockar vanligtvis fotonpartiklarna, men kan också få motsatt reaktion.I en laser på tre nivåer överförs ljuset från ett vilotillstånd till en hög energinivå;I det andra steget avtar detta energi, men inga partiklar släpps ut som strålning.I allmänhet har högst hälften av partiklarna tillräckligt med energi i denna process.Ingenjörer har utformat system som kan få dem att vara mer energiska än nödvändigt.Det sista steget är aktiveringen av laserstrålen, och en snabb minskning av partikelenergi inträffar vanligtvis när partiklarna släpps ut.

Efter att strålen har skjutits, sänker energinivån normalt till sitt lägsta tillstånd.Markatillståndet för en laser på tre nivåer kallas därför den lägre lasernivån, eller E1, vilket vanligtvis är systemtillståndet efter utsläpp.Energi riktas ofta till E3 -nivån direkt från E1, medan den övre lasernivån, kallad E2, vanligtvis förekommer strax innan strålen aktiveras.

Användningen av bara hälften av elektronerna kräver i allmänhet att mer kraft läggs till de tre-Level Laser.Mycket av energiövergångarna till ett lägre tillstånd utan att avge ljus eller annan strålning, vilket i allmänhet möjliggörs av transport av energi med partiklar som kallas gitterfotoner.Denna typ av laser är därför vanligtvis inte lika effektiv som vissa andra sorter.

Energitillstånd på varje nivå varar för fraktioner av en sekund, trots de betydande vinster och förluster som kan uppstå.Ett annat fenomen som ofta förekommer i en laser på tre nivåer är en befolkningsinversion, där mängden partiklar i ett högre energitillstånd är större än i lägre tillstånd.Amplifiering av ljus är vanligtvis resultatet.Dessa energitillstånd uppnås emellertid i bara en del av partiklarna i denna typ av laser, så energieffektivitet måste ibland tas upp.