معرفی «روح» لیزرهای حالت جامد

معرفی «روح» لیزرهای حالت جامد

جریان اصلیلیزر حالت جامدمواد

هسته هر لیزر، ماده‌ی عامل لیزر و ماده‌ی عامل یک لیزر حالت جامد است.لیزراساساً جامد است. اکثر محیط‌های لیزری حالت جامد از ماتریس‌های کریستالی و اتم‌ها یا یون‌های آلاییده شده با فعالیت لیزری تشکیل شده‌اند، در حالی که ماتریس‌های آمورف (شیشه) نسبتاً نادر هستند. انتظار می‌رود آخرین پیشرفت در فناوری آماده‌سازی سرامیک، دامنه کاربرد مواد لیزری کم‌هزینه و با کیفیت بالا را که می‌توانند در اندازه‌ای بسیار بزرگتر از مواد کریستالی ساخته شوند، به طور قابل توجهی گسترش دهد.

مواد لیزری حالت جامد رایج در هسته

یاقوت: ترکیب شیمیایی آن اکسید آلومینیوم آلاییده شده با کروم (Cr:Al₂O₃) است. یاقوت‌های مصنوعی ترکیب شیمیایی مشابهی با یاقوت‌های با کیفیت جواهر دارند، اما از خلوص و کیفیت بالاتری برخوردارند. آنها صورتی رنگ به نظر می‌رسند و طول موج لیزر آنها ۶۹۴.۳ نانومتر است.

۲. گارنت ایتریم آلومینیوم آلاییده شده با نئودیمیوم (Nd:YAG): کریستال مصنوعی، با طول موج لیزر ۱۰۶۴ نانومتر، به نور نزدیک به مادون قرمز تعلق دارد و کاملاً نامرئی و برای چشم‌ها خطرناک است. Nd:YAG در حال حاضر پرکاربردترین ماده لیزر حالت جامد است که بسیار فراتر از یاقوت است. دلیل اصلی این است که آستانه لیزر آن پایین‌تر است و می‌تواند با همان انرژی ورودی به انرژی خروجی بالاتری دست یابد.

۳. ایتریم وانادات آلاییده با نئودیمیوم (Nd:YVO₄) که اغلب به اختصار "وانادات" نامیده می‌شود، به دلیل سطح مقطع بزرگ گسیل القایی، آستانه لیزر پایین و ویژگی‌های خروجی قطبیده، به ماده ترجیحی برای لیزرهای حالت جامد با پمپ دیودی با توان کم تا متوسط ​​(تا چند وات) تبدیل شده است. طول موج‌های عملیاتی آن ۱۰۶۴ نانومتر و ۱۳۴۰ نانومتر است و پس از دو برابر شدن فرکانس، می‌تواند لیزرهایی با طول موج ۵۳۲ نانومتر و ۶۷۰ نانومتر تولید کند.

۴. شیشه آلاییده شده با نئودیمیوم (Nd:Glass): با استفاده از شیشه آمورف به عنوان ماتریس، خواص لیزری آن مشابه Nd:YAG است. عیب اصلی آن این است که رسانایی حرارتی آن نسبتاً کم است، تنها ۱/۱۰ رسانایی کریستال، که خنک کردن آن را در کاربردهای توان بالا دشوار می‌کند. با این حال، مزیت آن در این واقعیت نهفته است که می‌توان آن را به محیط‌های لیزری با قطر بیش از یک فوت تبدیل کرد، که به طور موثر چگالی انرژی را کنترل می‌کند و از آسیب به اجزای نوری در سطح کیلوژول جلوگیری می‌کند.لیزر پالسیو داشتن هزینه نسبتاً پایین.

سایر مواد مهم لیزر حالت جامد، مواد آلاییده شده با اربیم: شامل گارنت ایتریم آلومینیوم آلاییده شده با اربیم (Er:YAG، طول موج خروجی ۲۹۴۰ نانومتر) و شیشه آلاییده شده با اربیم (Er:Glass، طول موج خروجی ۱۵۴۰ نانومتر). مواد آلاییده شده با هولمیوم: شامل گارنت ایتریم آلومینیوم آلاییده شده با هولمیوم (Ho:YAG)، لیتیوم ایتریم فلوراید آلاییده شده با هولمیوم (Ho:YLF) و شیشه آلاییده شده با هولمیوم (Ho:شیشه، طول موج خروجی ۲۰۰۰ تا ۲۱۰۰ نانومتر). مواد آلاییده شده با تولیوم: شامل گارنت ایتریم آلومینیوم آلاییده شده با تولیوم (Tm:YAG)، گارنت لوتتیوم آلومینیوم آلاییده شده با تولیوم (Tm:LuAG) و لیتیوم ایتریم فلوراید آلاییده شده با تولیوم-هولمیوم (Tm,Ho:YLF، طول موج خروجی 2000 تا 2030 نانومتر). مواد آلاییده شده با ایتربیم: مانند تنگستات گادولینیوم پتاسیم آلاییده شده با ایتربیم (Yb:KGW، طول موج خروجی 1025 تا 1045 نانومتر). الکساندریت (طول موج خروجی 655 تا 815 نانومتر). یاقوت کبود آلاییده شده با تیتانیوم (Ti:Sapphire، طول موج خروجی 840 تا 1100 نانومتر)