Kas ir cietvielu lāzeri?

Cietvielu lāzeriir lāzers, kura gaismu izstarojoša vide ir ciets materiāls, parasti kristāls vai stikls, kas leģēts ar retzemju vai pārejas metālu joniem, nevis šķidrums vai gāze.

Cietvielu lāzeri izstaro lāzera gaismu plašā viļņu garuma diapazonā, sākot no ultravioletā (UV) līdz infrasarkanajam (IR), atkarībā no dopanta izvēles un kristāla vai stikla sastāva. Izejas jauda var svārstīties no milivatiem (mW) līdz vairākiem vatiem (W) vai pat lielāka, atkarībā no konkrētā lāzera konstrukcijas, pastiprināšanas vides un sūknēšanas mehānisma.

Cietvielu lāzeri galvenokārt sastāv no divām daļām: cietā saimnieka materiāla un aktīviem joniem, kas leģēti saimniekmateriālā. Aktīviem joniem ir jābūt specifiskām īpašībām, piemēram, asām fluorescences līnijām, platām absorbcijas joslām un augstai kvantu efektivitātei vēlamajā viļņa garumā. No otras puses, saimnieka materiālam ir jābūt tādām īpašībām kā izturība, izturība pret lūzumiem, augsta siltumvadītspēja un optiskā kvalitāte.

Pēc dopinga ar retzemju joniem gan stiklam, gan kristāliskajiem materiāliem ir šīs vēlamās īpašības. Piemēroti pamatmateriāli ir silikāta stikls, fosfāta stikls un dažādi kristāliski materiāli, piemēram, granāts, alumināts, metāla oksīds, fluorīds, molibdāts, volframāts utt. Parasti izmantotie aktīvie joni ir retzemju joni, piemēram, neodīms, erbijs un holmijs, kā arī kā pārejas metāli, piemēram, hroms, titāns un niķelis.

Daži slaveni cietvielu lāzeri ir rubīna lāzeri, Nd: YAG lāzeri, Nd: stikla lāzeri, Nd: Cr: GSGG lāzeri, Er: stikla lāzeri, aleksandrīta lāzeri un titāna: safīra lāzeri.

Cietvielu lāzeri var darboties vai nu nepārtraukta viļņa (CW) režīmā, kas rada nepārtrauktu lāzera izvadi, vai impulsu režīmā, kas rada īsus lieljaudas lāzera gaismas impulsus.

Cietvielu lāzeru uzbūve

Lai izgatavotu cietvielu lāzeru, pie loka lampas vai zibspuldzes ir jāuzstāda lāzera stienis. Lampas caurule ir pievienota strāvas avotam. Lāzera stienis un lampas caurule ir izvietoti paralēli, tos ieskauj atstarotājs. Lāzera dobuma abos galos ir novietots augstu atstarojošs spogulis un izejas savienotājs. Lai noņemtu lieko siltumu, lāzeru atdzesē, izmantojot cirkulācijas sistēmu, parasti izmantojot dzesēšanas ūdeni vai glikola maisījumu.

Cietvielu lāzera enerģijas diagramma
Aktīvā vide, ko izmanto cietvielu lāzeri, ir ciets materiāls. Parasti visi cietvielu materiāli tiek optiski sūknēti, tas ir, gaismas avots tiek izmantots kā enerģijas avots un tiek uzklāts uz pastiprināšanas vidi. Pēc sūkņa enerģijas absorbēšanas pastiprināšanas vidē esošie elektroni tiek ierosināti uz augstāku enerģijas līmeni. Uzbudinātā stāvoklī daži elektroni pārlēks no augstāka enerģijas līmeņa uz noteiktu pārnesamu enerģijas līmeni.

Salīdzinot ar citiem ierosinātajiem stāvokļiem, pārejas stāvokļa kalpošanas laiks ir ilgāks, tāpēc tas var uzglabāt un uzkrāt enerģiju. Kad elektrons pārejas stāvoklī pāriet atpakaļ uz pamata stāvokli, tiek atbrīvots fotons ar noteiktu enerģiju un viļņa garumu. Šo procesu sauc par stimulētu emisiju, un tas rada koherentu gaismu.

Radītie fotoni vairākas reizes tiek atspoguļoti starp spoguļiem vai citiem atstarojošiem elementiem lāzera dobumā. Šis atgriezeniskās saites mehānisms pastiprina stimulēto emisiju un rada intensīvu lāzera staru. Pastiprinātais daļējais stars izplūst caur vienu no daļējiem reflektoriem, veidojot lāzera izeju.

Izejas staram parasti ir šaurs līnijas platums, ko raksturo noteikts viļņa garums, kas saistīts ar enerģijas starpību starp pārejošo stāvokli un pamata stāvokli.

Cietvielu lāzeru priekšrocības:
1. Cietvielu lāzeriem parasti nav materiālu zudumu salīdzinājumā ar gāzes lāzeriem, jo ​​lāzera vide ir cietā stāvoklī. Aktīvā vide cietvielu lāzerā, piemēram, kristālā vai stiklā, saglabā savu sastāvu un nepatērē un neiztukšojas darbības laikā.
3. Cietvielu lāzeri var radīt gan nepārtrauktu, gan impulsu izvadi.
4. To uzbūve ir salīdzinoši vienkārša.
Cietvielu lāzeru trūkumi:
1. Cietvielu lāzeri ir mazāk efektīvi, pārveidojot ieejas enerģiju lāzera izvadē.
2. Lāzera stara novirze nav nemainīga un var mainīties no 1 miliradiāna līdz 20 miliradiāniem.
3. Ja lāzera stienis ir pārkarsis, var rasties jaudas zudumi.

Cietvielu lāzeru pielietojumi:
Cietvielu lāzeriem ir plašs pielietojumu klāsts dažādās jomās. Papildus spektroskopijai un telekomunikācijām cietvielu lāzeru lietojumi ietver
Materiālu apstrāde: Cietvielu lāzerus plaši izmanto dažādu materiālu, piemēram, metālu, plastmasas, keramikas un kompozītmateriālu, griešanai, urbšanai, metināšanai un gravēšanai. Tie ir ļoti precīzi un spēj apstrādāt gan makro, gan mikro apstrādes uzdevumus.
Medicīna un biomedicīna: Šos lāzerus izmanto medicīniskās procedūrās, piemēram, lāzerķirurģijā, dermatoloģijā (piemēram, tetovējumu noņemšana), oftalmoloģijā (piemēram, redzes korekcijā), zobārstniecībā un kosmētikā. Tie var precīzi mērķēt un noņemt audus, minimāli bojājot apkārtējās teritorijas.
Zinātniskie pētījumi: svarīgi rīki zinātniskai izpētei, tostarp spektroskopijai, fluorescences attēlveidošanai, daļiņu paātrināšanai un īpaši ātru parādību izpētei. Tie spēj nodrošināt precīzi vadāmus gaismas avotus materiālu un fundamentālo fizikālo un ķīmisko procesu izpētei.
Aizsardzība un drošība: šie lāzeri tiek izmantoti aizsardzības un drošības lietojumprogrammās, tostarp lāzera mērķa noteikšanā, attāluma noteikšanā, virzītas enerģijas ieročos un lāzera pretpasākumos. Tie nodrošina precīzus un jaudīgus gaismas avotus militārām, kosmosa un drošības vajadzībām.
Telekomunikācijas: Cietvielu lāzeriem ir būtiska loma optisko šķiedru sakaru sistēmās, kas darbojas kā optiskie pastiprinātāji un gaismas avoti, lai pārraidītu signālus lielos attālumos ar lielu datu pārraides ātrumu.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.