激光泵浦和种子源
2023.11.27
激光泵浦技术是实现激光发射的关键过程，它通过提供能量以激发激光介质，使其原子或分子达到激发态，从而产生激光。这种激发可以通过光泵浦（使用另一激光器）或电泵浦（使用电流）来实现。在光泵浦和电泵浦中，使用的激发源和方法各有不同，但最终目标都是实现高效且稳定的激光输出。
光泵浦是一种常见的激发方式，其中一个外部光源（如飞秒激光器）被用来激发激光增益介质。飞秒激光器特别适合用于光泵浦，因为它们能产生极短的脉冲，有助于有效激发增益介质中的原子或分子至激发态。这种激发状态是产生激光的关键。飞秒激光泵浦技术在实验物理学、医学应用和工业加工中尤为重要，因为它能够提供精确的能量控制和高效的激发效率。
电泵浦过程中，电流直接用于激发激光介质。这种方法在固体激光器和某些类型的半导体激光器中广泛应用。电泵浦提供了一种相对简单且高效的激发方式，特别适用于连续波（CW）和长脉冲激光器的设计。
种子注入是另一种提高激光质量和相干性的技术。通过将一个低功率但高质量的激光束（种子光束）引入到一个更强大的激光器中，可以精确控制输出激光的特性，如波长、相位和模式结构。这种技术在高精度的光学测量、光谱学、光纤通信和激光雷达等领域中至关重要。
由于飞秒激光器的独特超短脉冲和高峰值功率特性，它们非常适合作为激光泵浦的光源，尤其是在需要高精度时间控制的应用中。飞秒激光器在泵浦特定类型的激光增益介质时能提供精确的能量传递和高效的激发，这对于实现复杂的光学效果和精密加工至关重要。
光泵浦是一种常见的激发方式，其中一个外部光源（如飞秒激光器）被用来激发激光增益介质。飞秒激光器特别适合用于光泵浦，因为它们能产生极短的脉冲，有助于有效激发增益介质中的原子或分子至激发态。这种激发状态是产生激光的关键。飞秒激光泵浦技术在实验物理学、医学应用和工业加工中尤为重要，因为它能够提供精确的能量控制和高效的激发效率。
电泵浦过程中，电流直接用于激发激光介质。这种方法在固体激光器和某些类型的半导体激光器中广泛应用。电泵浦提供了一种相对简单且高效的激发方式，特别适用于连续波（CW）和长脉冲激光器的设计。
种子注入是另一种提高激光质量和相干性的技术。通过将一个低功率但高质量的激光束（种子光束）引入到一个更强大的激光器中，可以精确控制输出激光的特性，如波长、相位和模式结构。这种技术在高精度的光学测量、光谱学、光纤通信和激光雷达等领域中至关重要。
由于飞秒激光器的独特超短脉冲和高峰值功率特性，它们非常适合作为激光泵浦的光源，尤其是在需要高精度时间控制的应用中。飞秒激光器在泵浦特定类型的激光增益介质时能提供精确的能量传递和高效的激发，这对于实现复杂的光学效果和精密加工至关重要。
（a） 实验的光学装置。飞秒激光和高速相机都以 1 kHz 同步工作。BS：分束器;II：图像增强器。
（b） 泵浦探针成像与高速相机相结合的图示。
飞秒激光器产生的光束具有极高的相干性和稳定性，使其成为种子注入技术的理想选择。使用飞秒激光器作为种子光源可以确保产生的激光输出具有高度的质量和稳定性，这对于实现高精度的科学实验和工业加工至关重要。
综上所述，激光泵浦技术在实现激光发射方面起着至关重要的作用。无论是光泵浦还是电泵浦，或者是种子注入技术，它们各自都有独特的优势和应用场景。飞秒激光器作为一种高效、精确的泵浦源，其在激光技术发展中的重要性日益显著，尤其是在那些对激光性能要求极高的先进应用中。随着技术的不断进步和发展，预计飞秒激光泵浦技术将在未来的激光科学和工程应用中发挥更加重要的作用。
参考文献：
Yusuke Ito et al. "Dynamics of pressure waves during femtosecond laser processing of glass.." Optics express, 27 20 (2019): 29158-29167 . https://doi.org/10.1364/oe.27.029158.
