Posibil LASER - Gros ?

[HarapAlb]

Inainte de a te apuca de proiectarea instalatiei ar trebui sa faci o estimare a puterii de care vei avea nevoie, poate ca te complici cu rezonatorul asta "circular".

[RaduH]

Tocmai ca nu e rezonator ci mai degraba distribuitor de pompaj. Ideea e sa iasa un laser de puteri sau intensitati comparabile cu cele deja existente, dar care sa poata sa emita fascicole de "sectiune cu mult mai mare". Ce sa inteleg prin putere ?
Cata ar consuma sau cata ar emite ? Ar emite enorm mai multa putere decat cele existente, mai ales in ideea de a fi si focalizari luate in considerare, dar ar si consuma pe masura. Pompajul optic la el ar fi facut de foarte multi laseri de tipul celor existenti.
Adica ar emite si cu energie mare a impulsului. Ramane de vazut cat ar putea fi scurtate impulsurile la ele, dar ar fi vorba de mult mai multi [J].

[RaduH]

Tocmai ca la desenele acelea nu sunt importante decat vre-o doua trei reflexii pe acele profile stelate pentru ca distributia nu se face intr-un mediu transparent ci intr-un mediu activ care sa absoarba exact radiatia "injectata" acolo si sa se realizeze inversie de populatie. Ideea e ca prin contributia a mai multi laseri care "injecteaza" deodata si cu impulsuri de mare putere sa se asigure densitatea de energie de prag pentru o inversie de populatie suficienta intr-o sectiune cat mai mare de mediu activ. In aceasta ultima varianta se merge pe ideea amplificatorului quantic de radiatie, adica este amplificat semnalul obtinut de la un laser continuu care sa emita rosu. Verde face inversia de populatie in acele elemente stelate care pot fi oricate cel putin teoretic. La primele etaje nu exista prea multi "fotoni de sens" furnizati de laserul continu care sa fie amplificati, dar pulsurile laserilor care fac pompajul pot fi decalate in asa fel functie si de distanta intre elemente, incat fotonii amplificati la primul etaj sa gaseasca inversia de populatie la al doilea etaj, cam cand ajun ei la el. De la un etaj la altul amplificarea ar urma sa fie din ce in ce mai puternica. Probabil ca o sa existe si o emisie stimulata mai putin importanta cantitativ care nu o sa faca parte din impulsurile foarte puternice, de Peak sa le zicem, datorata prezentei generale a "fotonilor de sens" intre toate elementele, ei fiind emisi de un laser continu. Noutatea consta in faptul ca totul se intampla intr-o sectiune relativ mare de mediu activ.

[HarapAlb]

 Exista deja laseri si baterii de laseri ca functioneaza in impulsuri eliberandu-le cand se atinge un anumit nivel de inversie a populatiei, vezi de exemplu tehnica Q-switching. Inteleg ca te gandesti la o cascada de amplificatoare cuantice. In general prin amplificator cuantic se intelege numai mediul activ, fara rezonator. Radiatia emisa de amplificator nu are toate caracteristicile radiatiei laser, dar poate inc azul tau nu te intereseaza asta atat de mult.

 Lucrul cu sectiuni transversale mari ridica probleme practice. De exemplu, mediul se incalzeste (cum evacuezi caldura ?), este greu de fabricat deoarece pot aparea neomogenitati. Ca sa obtii un fascicul de sectiune marita poti folosi un transformator de fascicul (beam expander), functioneaza ca un element de focalizare inversat. In "supapa optica" descrisa de tine trebuie sa te asiguri ca toate fasciculele pe care le introduci ies in faza, altfel radiatia de la iesire va fi incoherenta.

[RaduH]

Inteleg ca te gandesti la o cascada de amplificatoare cuantice. In general prin amplificator cuantic se intelege numai mediul activ, fara rezonator.

Da stiu in varianta asta da.

Radiatia emisa de amplificator nu are toate caracteristicile radiatiei laser, dar poate inc azul tau nu te intereseaza asta atat de mult.

Categoric, ar conta foarte mult numai sa mai poata fi focalizata cat de cat.

Lucrul cu sectiuni transversale mari ridica probleme practice.

Stiu da nu am mijloace sa ma ocum de problema pana la acest nivel. Chiar ca tehnolog imi zice(chiar daca nu de laseri) si inteleg diferenta dintre posibil in principiu si realizabil practic. Deocamdata sa discutam doar principial.

De exemplu, mediul se incalzeste (cum evacuezi caldura ?),

Are totusi suprafata mare un element din ala si grosime mica. Poate daca aflu cum o fac altii la alte variante realizate o sa si pot avea pareri, poate chiar pertinente.

Ca sa obtii un fascicul de sectiune marita poti folosi un transformator de fascicul (beam expander), functio neaza ca un element de focalizare inversat.

Cred ca ce propun eu e complect diferit.

In "supapa optica" descrisa de tine trebuie sa te asiguri ca toate fasciculele pe care le introduci ies in faza, altfel radiatia de la iesire va fi incoherenta.

Cred ca nu ne intelegem. Eu fac doar inversiune de populatie cu ce semnale introduc. Ce s-ar amplifica ar fi semnalul continu al unui laser rosu sa zicem la care i-as zice de sens. Verde in varianta asta dor face inversie de populatie in principiu.

Exista deja laseri si baterii de laseri ca functioneaza in impulsuri eliberandu-le cand se atinge un anumit nivel de inversie a populatiei

Daca nu are legatura cu obturatoarele inseamna ca mai am de invatat.

[HarapAlb]

Are totusi suprafata mare un element din ala si grosime mica. Poate daca aflu cum o fac altii la alte variante realizate o sa si pot avea pareri, poate chiar pertinente.

Nu cunosc multe detalii despre fabricarea cristalelor neliniare, va trebui sa cauti in literatura de specialitate, de exemplu in "Handbook of Optics" (in total sunt vreo 4 volume si se gasesc pe internet daca le cauti cu atentie).

Cred ca nu ne intelegem. Eu fac doar inversiune de populatie cu ce semnale introduc. Ce s-ar amplifica ar fi semnalul continu al unui laser rosu sa zicem la care i-as zice de sens. Verde in varianta asta dor face inversie de populatie in principiu.

Cavitatea aia circulara sau discoidala produce reflexii ale razelor si trebuie sa te asiguri ca la iesirea din supapa sunt toate in faza. Drumul optic trebuie sa aiba aceeasi lungime. Ca sa intelegi mai bine incearca sa desenezi drumul urmat de razele care intra in supapa si pe care vrei sa le "amplifici". Radiatia de pompaj nu ne intereseaza.

Daca nu are legatura cu obturatoarele inseamna ca mai am de invatat.

Sunt niste opturatoare optice (pasive sau active). Se folosesc medii saturabile care sunt opace la intensitati mici si devin transparente la intensitati mari ale campului electromagnetic. Vezi un exemplu aici http://spie.org/x32456.xml

[RaduH]

Sunt niste opturatoare optice (pasive sau active).

Cu siguranta mai am de invatat ca nu stiu mare lucru in afara de faptul ca exista obturatoare electrooptice Pockels daca si scriu bine si acustooptice cu ultrasunete. Primele ar roti planul de polarizare, urmatoarele ar devia in sensul ca daca mai tin bine minte isi modifica coeficientul de difractie.

Se folosesc medii saturabile care sunt opace la intensitati mici si devin transparente la intensitati mari ale campului electromagnetic.

Asa ceva stiu ca ar putea face ceva ce s-ar numi filtru fluorescent.

Cavitatea aia circulara sau discoidala produce reflexii ale razelor si trebuie sa te asiguri ca la iesirea din supapa sunt toate in faza.

Deci eu nu consider ca alea mai pot sa iasa din supapa.

Drumul optic trebuie sa aiba aceeasi lungime.

De ce si de ce neaparat ?

Ca sa intelegi mai bine incearca sa desenezi drumul urmat de razele care intra in supapa si pe care vrei sa le "amplifici".

Tocmai ca nu pe alea vreu sa incerc sa le amplific. Acelea sunt pompaj si fac inversie de populatie. In plus daca nu sunt absorbite se pot reflecta cat vor ele si sa vedem daca nu cumva incalzesc prea tare eventual.

Radiatia de pompaj nu ne intereseaza.

Tocmai ca tot ce am vorbit pana acuma vreau sa se considere a fi radiatie de pompaj. Nu stiu daca se si poate ca medii active si ca lungimi de unda. Am spus ca verde sa fie considerat pompaj in elementul respectiv.

[HarapAlb]

Cavitatea aia circulara sau discoidala produce reflexii ale razelor si trebuie sa te asiguri ca la iesirea din supapa sunt toate in faza.

Deci eu nu consider ca alea mai pot sa iasa din supapa.

Drumul optic trebuie sa aiba aceeasi lungime.

De ce si de ce neaparat ?

Ca sa intelegi mai bine incearca sa desenezi drumul urmat de razele care intra in supapa si pe care vrei sa le "amplifici".

Tocmai ca nu pe alea vreu sa incerc sa le amplific. Acelea sunt pompaj si fac inversie de populatie. In plus daca nu sunt absorbite se pot reflecta cat vor ele si sa vedem daca nu cumva incalzesc prea tare eventual.

Intrebarile mele se refereau la radiatia (coerenta) pe care vrei s-o amplifici, nu la radiatia de pompaj. Daca drumurile optice nu sunt egale radiatia de la iesire nu o sa fie coerenta, chiar daca cea de intrare este.

[RaduH]

Chiar ca vorbim lucruri diferite.
1- Totul se bazeaza pe posibilitatea de a se face o "potriveala" de medii active si de lungimi de unde. Ai un laser, treaba lui si emite o anumita lungime de unda. Lungimea de unda emisa de laserul asta trebuie sa fie neaparat Pompaj optic in elementul urmator, adica in supapa aceea. Adica mediul activ din care e facuta sa absorba radiatia respectiva si sa se obtina inversie de populatie. Poate ca "potriveala" asta nu poate fi facuta nici daca realmente cunosti toate mediile active care exista cu lungimile de unda la care lucreaza. Atunci si eu accept ca nu se poate face ce incerc eu.
2-Se amplifica un semnal continu prin emisie stimulata. Chiar nu inteleg ce legatura au drumurile optice. Poate ca daca incercam sa analizam durata impulsului si cam ce forma ar putea avea graficul lui.

Daca drumurile optice nu sunt egale radiatia de la iesire nu o sa fie coerenta,

Drumurile alea optice modifica proprietatea emisiei stimulate de a copia caracteristicile fotonului incident?
Deci drumurile optice le face un pompaj. Poate ca iarasi nu inteleg eu ceva bine.

[HarapAlb]

Chiar ca vorbim lucruri diferite.

Probabil, in lipsa unor desene sau schite simple ...

(...) Lungimea de unda emisa de laserul asta trebuie sa fie neaparat Pompaj optic in elementul urmator, adica in supapa aceea. Adica mediul activ din care e facuta sa absorba radiatia respectiva si sa se obtina inversie de populatie. Poate ca "potriveala" asta nu poate fi facuta nici daca realmente cunosti toate mediile active care exista cu lungimile de unda la care lucreaza. Atunci si eu accept ca nu se poate face ce incerc eu.

De ce vrei a faci inversia de populatie cu un laser ?

2-Se amplifica un semnal continu prin emisie stimulata. Chiar nu inteleg ce legatura au drumurile optice. Poate ca daca incercam sa analizam durata impulsului si cam ce forma ar putea avea graficul lui.

Ce inseamna semnal continuu? "Semnalul continuu" e radiatie coerenta sau nu? Daca nu, atunci nu te intereseaza drumul optic.

[RaduH]

Probabil, in lipsa unor desene sau schite simple ...

Chiar nu mai pot la asta. Chiar nu se poate vedea si intelege nimica din desenele pe care le-am postat ? Putem face ceva sa le vezi si altfel dar trebuie sa discutam la mesaj privat.

De ce vrei a faci inversia de populatie cu un laser ?

Nu cu un laser cu 30 deodata la fiecare nivel de amplificare. Foarte mult pompaj dupa parerea mea adica si energie mare a impulsului.

Ce inseamna semnal continuu? "Semnalul continuu" e radiatie coerenta sau nu? Daca nu, atunci nu te intereseaza drumul optic.

Pai si ala ar fi obtinut tot de la un laser obisnuit. Normal ca e coerent. Dar daca vrei sa zici ca semnalul lui ar avea directie longitudinala, celelalte semnale introduse in supapa aceea se considera cel putin teoretic ca nu pot fi decat exclusiv transversale. Ultimele nu urmeaza sa joace alt rol decat acela de pompaj optic, adica doar sa faca inversie de populatie. Sa inteleg ca diferente de drum optic vezi tu la acel semnal continuu ? Poate ca ar fi unele relativ mici.

[RaduH]

Deci coerenta ne intereseaza la posibilitea de a focaliza de exemplu. Aici depinde si in ce masura, raportat la ce putere am obtine de la un impuls mai ales daca ar fi vorba de energie mare a impulsului.
Sper sa pot si continua pe aceasta tema, atat din punctul vostru de vedere cat si din punctele mele de vedere care se refera la posibilitati.
Nu am incercat Harap Alb sa-ti fac propuneri indecente. Pur si simplu ti-am comunicat in ce fel de probleme m-as afla eu.

[RaduH]

Nu stiu daca am reusit sa simplific.

Cam asa ar arata chema cu mentiunea ca pompajul se considera ca nu poate teoretic sa iasa din mediul activ si ca face doar inversiunea de populatie.

Cam asa ar putea sa arate impulsul rezultat.

[RaduH]

Reiau preventiv in continuarea intrebarilor posibile.

Aici se vede cum urmeaza sa fie injectate semnalele laser ale pompajului in elementul care se poate numi supapa optica. In urmatorul desen se va vedea radial acest lucru.

Se vede injectia radiala cu verde a unui singur element. Daca va uitati bine se vad firisoare extrem de fine care reprezinta contributia celorlalte 29 de injectoare. Scuze dar atat mi-a desenat mie computerul. Si eu le voiam pe toate cu verde. Discutie : 1-acele profile stelate nu sunt neaparat cu 18 colturi interior si cu 30 de colturi exterior. Se poate merge pana la ideea de a deveni cercuri. Diferenta dintre eventualul diametru exterior si eventualul diametru interior poate fi micsorata prin marirea diametrului interior. Astfel se pot reduce acele drumuri optice. 2-Prin marirea evetualului diametru exterior se pot injecta nu de la 30 de elemente ca de la oricate. 3-Nu intereseaza atat de mult numarul de reflexii cat distributia acestui pompaj.

Aici este reprezentata zona care ar putea fi considerata utila al ecestui tip de element. Zona in care sa se considere densitatea de energie spectrala suficienta sa genereze suficienta inversiune de populatie si rezulta o sectiune considerabila.

La desenele de dinainte:
Distanta dintre elemente e pusa de aproximativ 300mm ceea ce inseamna un decalaj de secunde. Nu e neaparat, poate sa fie de 3m si sa rezulte secunde, daca drumurile optice ale pompajului incurca intr-o asa de mare masura. Timpul de viata al starii metastabile e comparabil cu secunde, adica e mai mare putin. Durata impulsurilor pompajului poate fi secunde sau poate chiar de ordinul secunde. Poate ca durata generala a impulsului la acele grafice e gresita si din cauza drumurilor optice ale pompajului sa fie chiar de ordinul secunde. In aceasta situatie s-ar sesiza numai acele Peak-uri pe fondul unei emisii continue de mult mai mica intensitate.

Sper sa observe si Adi ca incerc sa ma obisnuesc cu LaTex-ul cat de cat.

[RaduH]

In fine Peak-ul acela poate sa fie si mai central nu tocmai la inceputul pulsului.
Am ajuns la concluzia ca va aparea deoarece de la un etaj de amplificare la altul semnalul incident care trebuie amplificat devine din ce in ce mai intens. Amplificarea lui prin emisie stimulata "consuma" de fapt inversiunea de populatie. Daca la primele etaje intensitatea "incidenta" e foarte mica la ultimele ea va fi suficient de mare sa "consume" inversiunea de populatie in timpi mai scurti decat cel de viata al nivelului metastabil.