3レベルレーザーとは

レーザーは一般に、ある種の増幅を通じて光を放出します。 原子光子を操作して、光のエネルギーを小さな領域に集中させたり、遠距離に向けたりすることができます。 エネルギーを光ビームに向けて増幅する方法はポンピングと呼ばれ、レーザーポンプは通常、粒子をより高いエネルギー状態に刺激します。 各状態はしばしばレベルと呼ばれます。 たとえば、3レベルレーザーは、光が放射される前に3つの異なる段階で光を方向付けることができます。 このような構成は、ビームが目的の出力レベルにあることを確認するためによく使用されます。

レーザーで使用されるエネルギーは、通常、光子粒子を励起しますが、反対の反応もあります。 3レベルレーザーでは、光は静止状態から高エネルギーレベルに移行します。 第二段階では、このエネルギーは減衰しますが、放射線として粒子は放出されません。 一般に、このプロセスで十分なエネルギーを持つ粒子は半分以下です。 エンジニアは、必要以上にエネルギッシュになれるシステムを設計しました。 最終段階はレーザービームの活性化であり、粒子が放出されると粒子エネルギーの急速な低下が通常起こります。

ビームが発射された後、エネルギーレベルは通常その最低状態まで低下します。 したがって、3レベルレーザーの基底状態は、より低いレーザーレベル、またはE1と呼ばれます。これは通常、放出が発生した後のシステム状態でもあります。 多くの場合、エネルギーはE1からE3レベルに直接向けられますが、E2と呼ばれる上部レーザーレベルは通常、ビームがアクティブになる直前に発生します。

通常、電子の半分だけを使用するには、3レベルレーザーにさらにパワーを追加する必要があります。 多くのエネルギーは、光やその他の放射線を放出することなく、より低い状態に移行します。これは一般に、格子光子と呼ばれる粒子によるエネルギーの輸送によって可能になります。 したがって、このタイプのレーザーは通常、他の種類のレーザーほど効率的ではありません。

発生する可能性のある大幅な増減にもかかわらず、各レベルのエネルギー状態はほんの数秒間続きます。 3レベルレーザーでよく発生する別の現象は、反転分布です。反転分布では、エネルギー状態の高い粒子の量が低い状態の粒子の量よりも多くなります。 通常、光の増幅が結果です。 ただし、これらのエネルギー状態は、このタイプのレーザーの一部の粒子でのみ到達するため、エネルギー効率に対処する必要がある場合があります。