Bức xạ laser là một chùm ánh sáng kết hợp, đơn sắc với độ phân kỳ nhỏ và có thể có cường độ rất lớn. Ngoài các tính chất trên, còn có một số laser có thể thay đổi được bước sóng liên tục trong một vùng phổ nhất định. Nhờ đó, ứng dụng của laser trong khoa học, công nghệ và cuộc sống ngày càng đa dạng, phong phú.

Khi laser hoạt động, đồng thời với quá trình này là quá trình sinh nhiệt trong hoạt chất. Quá trình này chủ yếu do năng lượng bơm dư thừa không tham gia vào quá trình hấp thụ cưỡng bức và do quá trình chuyển dịch không bức xạ (phát xạ phonon). Năng lượng dư thừa đó gây ra quá trình dao động nội của hoạt chất laser và kết quả là quá trình sinh nhiệt xảy ra trong hoạt chất. Hiện tượng sinh nhiệt không đồng nhất trong hoạt chất, thông thường ở tâm nhiệt độ sinh ra lớn hơn ở biên hoạt chất. Đây là nguyên nhân gây nên hiện tượng gradient nhiệt trong môi trường hoạt chất, kết quả là ảnh hưởng đến cấu trúc chùm tia, ảnh hưởng đến tần số làm việc của laser.

Như vậy, vấn đề đặt ra là trong công nghệ chế tạo laser, làm sao có thể hạn chế tối đa ảnh hưởng không tốt của hiệu ứng nhiệt đến chất lượng chùm tia phát? Một trong những phương án được lựa chọn đó là hạn chế tối đa phần năng lượng bơm chuyển hóa thành năng lượng nhiệt trong hoạt chất. Hay nói cách khác, bằng cách nào đó có thể điều khiển được hệ số biến đổi quang nhiệt trong quá trình hoạt động của laser. Trong nghiên cứu này, thông qua khảo sát ảnh hưởng của độ rộng xung bơm lên hệ số biến đổi quang - nhiệt, bằng kết quả nghiên cứu lý thuyết nhóm tác giả đã định hướng thực nghiệm cho việc nâng cao hiệu suất làm việc của laser rắn.

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã nghiên cứu nguyên lý cấu tạo và hoạt động của laser rắn bơm dọc bằng laser bán dẫn; nghiên cứu hiệu ứng quang - nhiệt, quá trình chuyển đổi quang - nhiệt trong hoạt chất laser rắn.

- Phương pháp mô phỏng số: Từ việc dẫn ra biểu thức mô tả phần năng lượng bơm chuyển hóa thành nhiệt trong hoạt chất trong quá trình hoạt động của laser. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp mô phỏng số bằng phần mềm Maple để mô phỏng ảnh hưởng của độ rộng xung bơm đến hệ số biến đổi quang nhiệt trong hoạt chất laser rắn.

Kết quả:

Mô hình laser rắn bơm dọc bằng laser bán dẫn đã được trình bày. Sử dụng biểu thức mô tả hệ số biến đổi quang nhiệt trong hoạt chất laser rắn, bài báo khảo sát bằng số ảnh hưởng của độ rộng xung bơm lên phân bố biến đổi quang nhiệt. Kết quả cho ta một số bình luận về việc sử dụng xung laser bán dẫn bơm dọc cho laser rắn hoạt chất Nd:YVO4.