Co je třístupňový laser?
Laser obecně emituje světlo prostřednictvím typu zesílení. Atomové fotony lze manipulovat tak, aby soustředily energii světla do malé oblasti nebo ji nasměrovaly na velké vzdálenosti. Metoda, ve které je energie nasměrována do světelného paprsku pro její zesílení, se nazývá čerpání a laserová pumpa typicky stimuluje částice do stavu vyšší energie. Každý stát je často označován jako úroveň; například tříúrovňový laser může před vyzařováním směrovat světlo ve třech různých stádiích. Taková konfigurace se často používá k zajištění toho, aby paprsek měl požadovanou úroveň výkonu.
Energie použitá v laseru obvykle excituje fotonové částice, ale může mít i opačnou reakci. U tříúrovňového laseru je světlo přenášeno z klidového stavu do vysoké úrovně energie; ve druhé fázi se tato energie rozkládá, ale žádné částice nejsou emitovány jako záření. Obecně ne více než polovina částic má v tomto procesu dostatek energie. Inženýři navrhli systémy, které je mohou přimět, aby byly energetičtější, než je nutné. Posledním stupněm je aktivace laserového paprsku a obvykle dochází k rychlému poklesu energie částic, když jsou částice emitovány.
Poté, co paprsek vystřelí, hladina energie obvykle klesne na nejnižší stav. Základní stav tříúrovňového laseru se proto nazývá nižší hladina laseru, nebo E1, což je také obvykle stav systému po výskytu emise. Energie je často směrována na úroveň E3 přímo z E1, zatímco horní úroveň laseru, zvaná E2, se obvykle vyskytuje těsně před aktivací paprsku.
Použití pouze poloviny elektronů obecně vyžaduje, aby byl k tříúrovňovému laseru přidán větší výkon. Většina energie přechází do nižšího stavu bez vyzařování světla nebo jiného záření, což je obecně umožněno transportem energie částicemi nazývanými mřížové fotony. Tento typ laseru proto obvykle není tak účinný jako některé jiné odrůdy.
Energetické stavy na každé úrovni vydrží zlomky sekundy, navzdory značným ziskům a ztrátám, které mohou nastat. Dalším jevem, který se často vyskytuje u tříúrovňového laseru, je populační inverze, ve které je množství částic ve stavu vyšší energie větší než v nižších stavech. Výsledkem je obvykle zesílení světla. Těchto energetických stavů je však u tohoto typu laseru dosaženo jen v části částic, takže někdy je třeba řešit energetickou účinnost.