铯蒸气空芯光子晶体光纤激光器的有害过程分析

"这篇论文详细探讨了激光二极管泵浦碱性激光器（DPAL）中的有害过程，特别是针对采用铯蒸气填充的空心芯光子晶体光纤（HC-PCF）激光器。作者建立了一个数学模型，用于研究能量聚集、光电离和Penning电离等对激光物理性能的影响。" 在高功率激光科学与工程领域，激光二极管泵浦碱性激光器（DPAL）因其潜在的高性能特性而备受关注。本文重点研究了一种新型的DPAL设计，即利用铯蒸气填充在光子带隙光纤中心孔的空心芯光子晶体光纤激光器。这种设计将铯蒸气替代传统的玻璃腔体，旨在优化激光效率和功率输出。 首先，文章中提到的能量聚集（Energy Pooling）是指在激光介质中，多个低能级的原子或离子通过非辐射过程合并到一个高能级上，导致能量分布不均匀，可能会降低激光的增益和效率。了解并控制这一过程对于优化激光器性能至关重要。 其次，光电离（Photo-ionization）是光子能量足以将原子或分子从基态电离至激发态的过程。在DPAL中，过高的光电离率可能导致过多的离子生成，从而消耗工作介质，影响激光增益和激光器的稳定性。 再者，Penning电离（Penning Ionization）是一种碰撞电离过程，其中一个已经电离的原子与另一个中性原子碰撞，导致后者电离。在高密度的铯蒸气中，Penning电离可能加剧离子密度的增加，同样会降低激光增益和效率。 为了深入理解这些有害过程，作者构建了一个数学模型，该模型考虑了上述各种动态过程，以及它们如何相互作用并影响激光器的整体性能。通过对模型的分析，可以预测和控制这些效应，以提高DPAL的性能，比如提升输出功率、改善光束质量，并延长器件的使用寿命。 这篇研究为DPAL技术的发展提供了重要的理论基础，通过揭示和量化这些有害过程，为设计更高效、稳定的DPAL系统提供了新的途径。同时，这项工作也为其他基于光子晶体光纤的激光系统的研究提供了有益的参考。