Kas yra kietojo kūno lazeriai?

Kietojo kūno lazeriaiyra lazeris, kurio šviesą skleidžianti terpė yra kieta medžiaga, dažniausiai kristalas arba stiklas, legiruotas retųjų žemių arba pereinamųjų metalų jonais, o ne skystis ar dujos.

Kietojo kūno lazeriai skleidžia lazerio šviesą įvairiais bangų ilgiais, nuo ultravioletinių (UV) iki infraraudonųjų (IR), priklausomai nuo priedo pasirinkimo ir kristalo ar stiklo sudėties. Išėjimo galia gali svyruoti nuo milivatų (mW) iki kelių vatų (W) arba net didesnė, priklausomai nuo konkretaus lazerio konstrukcijos, stiprinimo terpės ir siurbimo mechanizmo.

Kietojo kūno lazeriai daugiausia sudaryti iš dviejų dalių: kietos pagrindinės medžiagos ir aktyvių jonų, sumaišytų su pagrindine medžiaga. Aktyvieji jonai turi turėti specifinių savybių, tokių kaip aštrios fluorescencinės linijos, plačios sugerties juostos ir didelis kvantinis efektyvumas esant norimam bangos ilgiui. Kita vertus, pagrindinė medžiaga turėtų turėti tokias savybes kaip stiprumas, atsparumas lūžiams, didelis šilumos laidumas ir optinė kokybė.

Po legiravimo retųjų žemių jonais tiek stiklas, tiek kristalinės medžiagos turi šias norimas savybes. Tinkamos pagrindinės medžiagos yra silikatinis stiklas, fosfatinis stiklas ir įvairios kristalinės medžiagos, tokios kaip granatas, aliuminatas, metalo oksidas, fluoridas, molibdatas, volfratas ir kt. Dažniausiai naudojami aktyvieji jonai yra retųjų žemių jonai, tokie kaip neodimis, erbis ir holmis. kaip pereinamieji metalai, tokie kaip chromas, titanas ir nikelis.

Kai kurie žinomi kietojo kūno lazeriai yra rubino lazeriai, Nd: YAG lazeriai, Nd: stiklo lazeriai, Nd: Cr: GSGG lazeriai, Er: stiklo lazeriai, aleksandrito lazeriai ir titano: safyro lazeriai.

Kietojo kūno lazeriai gali veikti nepertraukiamos bangos (CW) režimu, kuris sukuria nepertraukiamą lazerio išvestį, arba impulsiniu režimu, kuris sukuria trumpus didelės galios lazerio šviesos impulsus.

Kietojo kūno lazerių statyba

Norint pagaminti kietojo kūno lazerį, šalia lankinės lempos arba blykstės lempos reikia sumontuoti lazerio strypą. Lempos vamzdis prijungtas prie maitinimo šaltinio. Lazerio strypas ir lempos vamzdis yra išdėstyti lygiagrečiai, juos supa atšvaitas. Abiejuose lazerio ertmės galuose yra aukštai atspindintis veidrodis ir išvesties jungtis. Norint pašalinti šilumos perteklių, lazeris aušinamas naudojant cirkuliacinę sistemą, dažniausiai naudojant aušinimo vandenį arba glikolio mišinį.

Kietojo kūno lazerio energijos diagrama
Kietojo kūno lazerių naudojama aktyvioji terpė yra kieta medžiaga. Paprastai visos kietojo kūno medžiagos yra optiškai pumpuojamos, tai yra, šviesos šaltinis naudojamas kaip energijos šaltinis ir taikomas stiprinimo terpei. Sugėrę siurblio energiją, stiprinimo terpėje esantys elektronai sužadinami iki aukštesnio energijos lygio. Sužadintoje būsenoje kai kurie elektronai peršoks iš aukštesnio energijos lygio į konkretų perduodamos energijos lygį.

Palyginti su kitomis sužadintomis būsenomis, pereinamosios būsenos tarnavimo laikas yra ilgesnis, todėl ji gali kaupti ir kaupti energiją. Kai elektronas pereinamosios būsenos grįžta atgal į pagrindinę būseną, išsiskiria tam tikros energijos ir bangos ilgio fotonas. Šis procesas vadinamas stimuliuojama emisija ir sukuria nuoseklią šviesą.

Sukurti fotonai kelis kartus atsispindi tarp veidrodžių ar kitų atspindinčių elementų lazerio ertmėje. Šis grįžtamojo ryšio mechanizmas sustiprina stimuliuojamą spinduliuotę ir sukuria intensyvų lazerio spindulį. Sustiprintas dalinis spindulys išeina per vieną iš dalinių reflektorių, kad sudarytų lazerio išėjimą.

Išėjimo pluoštas paprastai turi siaurą linijos plotį, kuriam būdingas specifinis bangos ilgis, susijęs su energijos skirtumu tarp pereinamosios būsenos ir pagrindinės būsenos.

Kietojo kūno lazerių pranašumai:
1. Kietojo kūno lazeriai paprastai nepatiria medžiagų nuostolių, palyginti su dujiniais lazeriais, nes lazerio terpė yra kietos būsenos. Kietojo kūno lazerio aktyvioji terpė, tokia kaip krištolas ar stiklas, išlaiko savo sudėtį ir veikimo metu nesunaudojama ir neišsenka.
3. Kietojo kūno lazeriai gali gaminti tiek nuolatinę, tiek impulsinę išvestį.
4. Jų konstrukcija gana paprasta.
Kietojo kūno lazerių trūkumai:
1. Kietojo kūno lazeriai mažiau efektyviai paverčia įvesties energiją į lazerio išvestį.
2. Lazerio spindulio divergencija nėra pastovi ir gali svyruoti nuo 1 miliradiano iki 20 miliradiano.
3. Perkaitus lazerio lazdele, gali dingti galia.

Kietojo kūno lazerių pritaikymas:
Kietojo kūno lazeriai turi platų pritaikymo spektrą įvairiose srityse. Be spektroskopijos ir telekomunikacijų, kietojo kūno lazerių taikymas apima
Medžiagų apdorojimas: Kietojo kūno lazeriai plačiai naudojami įvairių medžiagų, tokių kaip metalai, plastikai, keramika ir kompozitai, pjovimui, gręžimui, suvirinimui ir graviravimui. Jie yra labai tikslūs ir gali atlikti tiek makro, tiek mikro apdorojimo užduotis.
Medicina ir biomedicina: šie lazeriai naudojami atliekant tokias medicinines procedūras kaip lazerinė chirurgija, dermatologija (pvz., tatuiruočių šalinimas), oftalmologija (pvz., regėjimo korekcija), odontologija ir kosmetika. Jie gali tiksliai nukreipti ir pašalinti audinius, kuo mažiau pažeisti aplinkines sritis.
Moksliniai tyrimai: svarbios mokslinių tyrimų priemonės, įskaitant spektroskopiją, fluorescencinį vaizdą, dalelių pagreitinimą ir itin greitų reiškinių tyrimą. Jie gali pateikti tiksliai valdomus šviesos šaltinius medžiagų ir pagrindinių fizinių bei cheminių procesų studijoms.
Gynyba ir saugumas: šie lazeriai naudojami gynybos ir saugumo srityse, įskaitant lazerinių taikinių žymeklius, nuotolio nustatymą, nukreiptos energijos ginklus ir lazerines atsakomąsias priemones. Jie suteikia tikslius ir galingus šviesos šaltinius kariniams, aviacijos ir saugumo tikslams.
Telekomunikacijos: Kietojo kūno lazeriai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį šviesolaidinio ryšio sistemose, veikia kaip optiniai stiprintuvai ir šviesos šaltiniai, perduodantys signalus dideliais atstumais dideliu duomenų perdavimo greičiu.

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami pasikalbėkite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.