Hva er en tre-nivå laser?
En laser avgir generelt lys gjennom en type forsterkning. Atomfotoner kan manipuleres for å konsentrere lysens energi til et lite område, eller rette den over store avstander. Metoden der energi ledes inn i lysstrålen for å forsterke den kalles pumping, og en laserpumpe stimulerer typisk partikler til en høyere energitilstand. Hver stat omtales ofte som et nivå; en tre-nivå laser, for eksempel, kan lede lys i tre forskjellige stadier før den sendes ut. En slik konfigurasjon blir ofte brukt for å sikre at bjelken er på ønsket effektnivå.
Energien som brukes i en laser, gliser typisk fotonpartiklene, men kan også ha den motsatte reaksjonen. I en tre-nivå laser overføres lyset fra en hviletilstand til et høyt energinivå; på det andre trinnet avtar denne energien, men ingen partikler slippes ut som stråling. Generelt har ikke mer enn halvparten av partiklene nok energi i denne prosessen. Ingeniører har designet systemer som kan få dem til å være mer energiske enn nødvendig. Det siste trinnet er aktivering av laserstrålen, og et raskt fall i partikkelenergi oppstår typisk når partiklene blir avgitt.
Etter at strålen er avfyrt, synker energinivået normalt til sin laveste tilstand. Grunntilstanden til en tre-nivå laser kalles derfor det lavere lasernivået, eller E1, som også vanligvis er systemtilstanden etter utslipp. Energi ledes ofte til E3-nivået direkte fra E1, mens det øvre lasernivået, kalt E2, vanligvis oppstår rett før strålen er aktivert.
Bruken av bare halvparten av elektronene krever generelt at det tilføres mer strøm til den tre-nivå laser. Mye av energien går over til en lavere tilstand uten å avgi lys eller annen stråling, noe som generelt er muliggjort ved transport av energi av partikler som kalles gitterfotoner. Denne typen laser er derfor vanligvis ikke så effektiv som noen andre varianter.
Energi oppgir på hvert nivå i brøkdeler av et sekund, til tross for betydelige gevinster og tap som kan oppstå. Et annet fenomen som ofte forekommer i en tre-nivå laser er en populasjonsinversjon, der mengden av partikler i en høyere energitilstand er større enn i lavere tilstander. Forsterkning av lys er typisk resultatet. Disse energitilstandene nås imidlertid i bare en del av partiklene i denne typen laser, så noen ganger trenger energieffektivitet å bli adressert.