Prinċipju ta 'Ħidma U Applikazzjoni ta' Laser ta 'Stat Solidu

Laser soliduhuwa laser li juża materjal solidu tal-laser bħala s-sustanza tax-xogħol. Il-laser ruby ​​ivvintat minn TH Maiman fl-1960 kien laser fi stat solidu u l-ewwel laser fid-dinja. Lejżers solidi ġeneralment jikkonsistu minn materjal tax-xogħol tal-lejżer, sors ta 'eċitazzjoni, kavità li tiffoka, riflettur tal-kavità reżonanti u provvista ta' enerġija.

Il-materjal solidu tax-xogħol użat f'dan it-tip ta 'lejżer huwa magħmul billi doping jonji tal-metall li jistgħu jipproduċu emissjoni stimulata fil-kristall. Hemm tliet tipi ewlenin ta 'jonji tal-metall li jistgħu jipproduċu emissjoni stimulata f'solidi: (1) joni tal-metall ta' tranżizzjoni (bħal Cr3+); (2) il-biċċa l-kbira tal-jonji tal-metall lanthanide (bħal Nd3+, Sm2+, Dy2+, eċċ.); (3) actinju Huwa jone tal-metall (bħal U3+). Il-karatteristiċi ewlenin ta 'dawn il-joni tal-metall drogati fil-matriċi solida huma: faxxa spettrali ta' assorbiment effettiv relattivament wiesgħa, effiċjenza ta 'fluworexxenza relattivament għolja, ħajja ta' fluworexxenza relattivament twila u linji spettrali ta 'fluworexxenza relattivament dojoq, għalhekk huma suxxettibbli għal inverżjoni tan-numru tal-partiċelli u emissjoni stimulata. Il-kristalli artifiċjali użati bħala matriċi tal-kristall jinkludu prinċipalment: kurundun (NaAlSi2O6), granata tal-aluminju tal-ittriju (Y3Al5, O12), tungstate tal-kalċju (CaWO4), fluworidu tal-kalċju (CaF2), eċċ., Kif ukoll aluminat tal-ittriju (YAlO3), lantanju tal-berillju aċidu (La2Be2O5), eċċ Is-sottostrat tal-ħġieġ użat huwa prinċipalment ħġieġ ottiku tas-silikat ta 'kwalità għolja, bħal ħġieġ tal-kuruna tal-barju użat komunement u ħġieġ tal-kuruna tal-kalċju. Meta mqabbla ma 'matriċi kristallini, il-karatteristiċi ewlenin tal-matriċi tal-ħġieġ huma faċilità ta' preparazzjoni u disponibbiltà faċli ta 'materjali ta' kwalità għolja f'daqsijiet kbar. Ir-rekwiżiti ewlenin għall-kristalli u s-sottostrati tal-ħġieġ huma: inkorporazzjoni faċli ta 'jonji tal-metall luminixxenti għall-attivazzjoni; karatteristiċi spettrali tajbin, karatteristiċi ta 'trasmittanza ottika u grad għoli ta' uniformità ottika (indiċi ta 'rifrazzjoni); proprjetajiet fiżiċi adattati għal tħaddim tal-laser fit-tul u proprjetajiet kimiċi (bħal proprjetajiet termali, proprjetajiet kontra d-degradazzjoni, stabbiltà kimika, eċċ.). Lejżers tal-kristall huma tipikament rappreżentati minn ruby ​​(Al2O3: Cr3+) u granata tal-aluminju tal-ittriju drogata bin-neodimju (abbrevjata bħala YAG: Nd3+). Lejżers tal-ħġieġ huma tipikament rappreżentati minn lejżers tal-ħġieġ tan-neodimju.

Materjal solidu tax-xogħol tal-lejżer

Il-materjal tax-xogħol ta 'lejżer fi stat solidu huwa magħmul minn kristall jew ħġieġ ottikament trasparenti bħala materjal ta' matriċi, drogat b'joni attivanti jew sustanzi oħra attivanti. Din is-sustanza tax-xogħol għandu ġeneralment ikollha proprjetajiet fiżiċi-kimiċi tajbin, linji spettrali ta 'fluworexxenza dojoq, meded ta' assorbiment b'saħħithom u wesgħin u effiċjenza kwantika ta 'fluworexxenza għolja.

Materjali tax-xogħol tal-lejżer tal-ħġieġ huma faċilment magħmula f'materjali uniformi ta 'daqs kbir u jistgħu jintużaw f'lejżers ta' enerġija għolja jew ta 'qawwa għolja. Madankollu, il-linja tal-ispettru tal-fluworexxenza tagħha hija usa 'u l-prestazzjoni termali tagħha hija fqira, li tagħmilha mhux adattata biex taħdem taħt qawwa medja għolja. Nuċċalijiet tan-neodimju komuni jinkludu nuċċalijiet tas-silikat, fosfat u fluworofosfat. Fil-bidu tas-snin 80, ġie żviluppat b'suċċess ħġieġ tan-neodimju b'koeffiċjent ta 'temperatura ta' indiċi refrattiv negattiv, li jista 'jintuża f'lasers ta' enerġija medja u żgħira b'rati ta 'ripetizzjoni għolja.

Materjali tax-xogħol tal-lejżer tal-kristall ġeneralment għandhom proprjetajiet termali u mekkaniċi tajbin u linji spettrali fluworexxenti dojoq, iżda t-teknoloġija tat-tkabbir tal-kristall biex tikseb materjali ta 'daqs kbir ta' kwalità għolja hija kkumplikata. Sa mis-sittinijiet, aktar minn 300 tip ta 'kristalli ta' ossidu u fluworidu drogati b'diversi metalli rari tad-dinja jew joni tal-metall ta 'transizzjoni kisbu oxxillazzjoni tal-lejżer. Kristalli tal-lejżer użati b'mod komuni jinkludu ruby ​​(Cr:Al2O3, wavelength 6943 Angstroms), granata tal-aluminju ittriju drogat bin-neodimju (Nd:Y3Al5O12, imsejħa Nd:YAG, wavelength 1.064 mikron), litju yttrium fluworide, (imsejjaħ Lithium yttrium fluoride; Nd:YLF, wavelength 1.047 jew 1.05 mikron; Ho:Er:Tm:YLF, wavelength 2.06 mikron), eċċ.

Mill-1973, kien hemm tip ieħor ta 'kristall tal-laser li jattiva ruħu. Il-jonji attivati ​​tiegħu huma komponent kimiku tal-kristall, għalhekk il-konċentrazzjoni ta 'jonji attivati ​​hija għolja u t-tifi tal-fluworexxenza mhux se jseħħ. Dan il-kristall għandu qligħ għoli tal-lejżer u limitu baxx ta 'estrazzjoni. Il-varjetajiet ewlenin jinkludu pentafosfat tan-neodimju (NdP5O14), tetrafosfat tan-neodimju tal-litju (NdLiP4O12), u borat tal-aluminju tan-neodimju (NdAl3(BO4)3). Huma l-aktar imkabbra bil-metodu tal-melħ imdewweb u għandhom daqsijiet żgħar tal-kristall, sabiex ikunu jistgħu jintużaw f'lejżers żgħar ta 'stat solidu.

Ġew żviluppati varjetà ta 'kristalli tal-lejżer tunable b'karatteristiċi ta' fluworexxenza broadband, bħal chrysoberyl b'transizzjoni ta 'phonon terminali (Cr:BeAl2O4, wavelength 0.701-0.815 mikron, li joperaw f'temperatura tal-kamra), nikil- fluworidu tal-manjeżju drogat (Ni: MgF2, wavelength 1.6 ~ 1.8 mikroni, li jaħdem f'temperatura baxxa), fluworidu tal-ittriju tal-litju drogat biċ-ċerju b'transizzjoni 5d→4f (Ce:YLF, wavelength 0.306 ~ 0.315 mikron, eċċitati bil-laser excimer, li jaħdmu f'temperatura tal-kamra) u ċ-ċentru tal-kulur tal-alid alkali Kristall tal-laser (klorur tal-potassju mhux doped jew drogat, fluworidu tal-litju, eċċ., wavelength 0.8 ~ 3.9 mikron, l-aktar tax-xogħol f'temperatura baxxa).

Sors ta 'eċitazzjoni tal-lejżer solidu

Lejżers solidi jużaw id-dawl bħala s-sors ta 'eċitazzjoni. Sorsi ta 'eċitazzjoni tal-polz użati b'mod komuni jinkludu lampi flash iċċarġjati bil-kseno; Sorsi ta 'eċċitazzjoni kontinwi jinkludu lampi tal-ark tal-kripton, lampi tat-tungstenu tal-jodju, lampi tar-rubidju tal-potassju, eċċ F'lejżers żgħar ta' ħajja twila, dajowds li jarmu d-dawl semikondutturi jew dawl tax-xemx jistgħu jintużaw bħala sorsi ta 'eċċitazzjoni. Xi lejżers ġodda solidi jużaw ukoll eċċitazzjoni tal-lejżer.

Peress li parti biss mill-ispettru ta 'emissjoni tas-sors tad-dawl hija assorbit mill-materjal tax-xogħol, flimkien ma' telf ieħor, l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija tal-lejżers fi stat solidu mhix għolja, ġeneralment bejn ftit eluf u ftit fil-mija.

Karatteristiċi solidi tal-laser

Lejżers solidi jistgħu jintużaw bħala sorsi ta 'dawl koerenti ta' enerġija għolja u ta 'qawwa għolja. L-enerġija tal-ħruġ tal-laser tal-polz ruby ​​tista 'tilħaq il-livell ta' kilojoul. Is-sistema tal-laser tal-ħġieġ tan-neodimju amplifikat b'Q-switched u f'diversi stadji għandha qawwa massima tal-polz ta '10 watts. Il-qawwa tal-ħruġ tal-laser kontinwu tal-granata tal-aluminju tal-ittriju tista 'tilħaq mijiet ta' watts, u konnessjoni ta 'serje f'diversi stadji tista' tilħaq kilowatts.

Lejżers ta 'stat solidu jużaw teknoloġija Q-switching (modulazzjoni tad-dawl viżibbli) biex jiksbu impulsi qosra li jvarjaw minn nanosekondi għal mijiet ta' nanosekondi, u jużaw teknoloġija ta 'qfil tal-mod biex jiksbu impulsi ultra-qosra li jvarjaw minn pikosekondi għal mijiet ta' pikosekondi.

Minħabba in-omoġeneità ottika tal-materjal tax-xogħol u raġunijiet oħra, l-output tal-lejżers ġenerali ta 'stat solidu huwa multi-mode. Jekk jintgħażel il-materjal tax-xogħol b'uniformità ottika tajba u l-kavità reżonanti hija ddisinjata bir-reqqa u jittieħdu miżuri tekniċi oħra, jista 'jinkiseb il-modalità trasversali fundamentali (TEM00) laser b'angolu ta' diverġenza tar-raġġ qrib il-limitu tad-diffrazzjoni , u laser mod lonġitudinali wieħed jista 'jinkiseb ukoll.

Applikazzjonijiet u tendenzi tal-laser fi stat solidu

Lejżers ta 'stat solidu għandhom firxa wiesgħa ta' użi fl-oqsma militari, ta 'l-ipproċessar, mediċi u ta' riċerka xjentifika. Huwa komunement użat fil-firxa, traċċar, gwida, tħaffir, qtugħ u wweldjar, ittemprar ta 'materjali semikondutturi, mikro-ipproċessar ta' apparat elettroniku, skoperta atmosferika, riċerka spettroskopika, kirurġija u kirurġija oftalmika, dijanjosi tal-plażma, olografija tal-polz u fużjoni bil-lejżer, eċċ . . Lejżers ta 'stat solidu jintużaw ukoll bħala sorsi ta' eċċitazzjoni għal lejżers taż-żebgħa li jistgħu jiġu regolati.

Ix-xejra ta 'żvilupp tal-lejżers ta' stat solidu hija d-diversifikazzjoni ta 'materjali u apparati, inkluża t-tfittxija għal wavelengths ġodda u materjali ġodda tax-xogħol b'wavelengths operattivi tunable, ittejjeb l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-laser, tiżdied il-qawwa tal-ħruġ, ittejjeb il-kwalità tar-raġġ, tikkompressa il-wisa 'tal-polz, it-titjib tal-affidabbiltà u l-ħajja tax-xogħol Estiża.

Dettalji ta 'kuntatt:

Jekk għandek xi ideat, tħossok liberu li tkellem magħna. Ma jimpurtax fejn il-klijenti tagħna u x'inhuma r-rekwiżiti tagħna, aħna se nsegwu l-għan tagħna li nipprovdu lill-klijenti tagħna bi kwalità għolja, prezzijiet baxxi, u l-aħjar servizz.