Hvad er en tre-niveau laser?
En laser udsender generelt lys gennem en type forstærkning. Atomfotoner kan manipuleres for at koncentrere lysenergien i et lille område eller dirigere det over store afstande. Den metode, hvor energi ledes ind i lysstrålen for at forstærke den kaldes pumping, 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 lede lys i tre forskellige trin, før den udsendes. En sådan konfiguration bruges ofte til at sikre, at bjælken er på det ønskede effektniveau.
Energien, der bruges i en laser, begejstrer typisk fotonpartiklerne, men kan også have den modsatte reaktion. I en tre-niveau laser overføres lyset fra en hviletilstand til et højt energiniveau; på det andet trin forfalder denne energi, men alligevel udsendes der 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. Det sidste trin er aktiveringen af laserstrålen, og et hurtigt fald i partikelenergi forekommer typisk, når partiklerne udsendes.
Efter at strålen er fyret, falder energiniveauet normalt til dets laveste tilstand. Grundtilstanden for en tre-niveau laser kaldes derfor det lavere laserniveau, eller E1, som også normalt er systemtilstanden efter, at der er tale om emission. Energi ledes ofte til E3-niveauet direkte fra E1, mens det øverste laserniveau, kaldet E2, typisk forekommer lige før strålen aktiveres.
Brug af kun halvdelen af elektronerne kræver generelt, at der tilføjes mere strøm til den tre-niveau laser. Meget af energiovergange til en lavere tilstand uden at udsende lys eller anden stråling, som generelt er muliggjort ved transport af energi af partikler kaldet gitterfotoner. Denne type laser er derfor normalt ikke så effektiv som nogle andre sorter.
Energistater på hvert niveau varer i brøkdele 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 stater. Amplificering af lys er typisk resultatet. Disse energitilstande nås imidlertid kun i en del af partiklerne i denne type laser, så der er undertiden behov for energieffektivitet.