Шта су ласери у чврстом стању?

Солид-Стате Ласерсје ласер чији је медијум који емитује светлост чврст материјал, обично кристал или стакло, допиран јонима ретких земаља или прелазних метала, а не течност или гас.

Ласери у чврстом стању емитују ласерску светлост у широком опсегу таласних дужина, од ултраљубичастог (УВ) до инфрацрвеног (ИР), у зависности од избора допанта и састава кристала или стакла. Излазна снага може да се креће од миливата (мВ) до неколико вати (В), или чак и већа, у зависности од специфичног дизајна ласера, медијума појачања и механизма за пумпање.

Ласери у чврстом стању се углавном састоје од два дела: чврстог материјала домаћина и активних јона допираних у материјалу домаћина. Активни јони морају да имају специфична својства, као што су оштре флуоресцентне линије, широки апсорпциони појасеви и висока квантна ефикасност на жељеној таласној дужини. С друге стране, материјал домаћина треба да има својства као што су чврстоћа, отпорност на лом, висока топлотна проводљивост и оптички квалитет.

Након допирања јонима ретких земаља, и стакло и кристални материјали показују ова жељена својства. Погодни материјали домаћини укључују силикатно стакло, фосфатно стакло и разне кристалне материјале као што су гранат, алуминат, метални оксид, флуорид, молибдат, волфрамат, итд. Често коришћени активни јони укључују јоне ретких земаља као што су неодимијум, ербијум и холмијум, такође као прелазни метали као што су хром, титанијум и никл.

Неки познати ласери у чврстом стању укључују рубин ласере, Нд:ИАГ ласере, Нд:стаклене ласере, Нд:Цр:ГСГГ ласере, Ер:стаклене ласере, александритне ласере и титанијум:сафирне ласере.

Ласери у чврстом стању могу да раде или у режиму непрекидног таласа (ЦВ), који производи континуирани ласерски излаз, или у пулсном режиму, који производи кратке импулсе ласерске светлости велике снаге.

Конструкција чврстог ласера

Да би се направио ласер у чврстом стању, ласерска шипка мора бити инсталирана у близини лучне лампе или блиц лампе. Цев лампе је повезана на извор напајања. Ласерски штап и цев лампе су распоређени паралелно, окружени рефлектором. На оба краја ласерске шупљине постављено је огледало високе рефлексије и излазни спојник. Да би се уклонио вишак топлоте, ласер се хлади помоћу циркулационог система, обично помоћу расхладне воде или мешавине гликола.

Енергетски дијаграм ласера ​​у чврстом стању
Активни медијум који користе ласери у чврстом стању је чврст материјал. Генерално, сви материјали у чврстом стању се оптички пумпају, то јест, извор светлости се користи као извор енергије и примењује се на медијум за појачавање. Након апсорпције енергије пумпе, електрони у медијуму за појачање се побуђују на виши ниво енергије. У побуђеном стању, неки електрони ће скочити са вишег енергетског нивоа на одређени ниво преносиве енергије.

У поређењу са другим побуђеним стањима, животни век пролазног стања је дужи, тако да може да складишти и акумулира енергију. Када се електрон у пролазном стању врати у основно стање, ослобађа се фотон са специфичном енергијом и таласном дужином. Овај процес се назива стимулисана емисија и производи кохерентно светло.

Генерисани фотони се рефлектују више пута између огледала или других рефлектујућих елемената у ласерској шупљини. Овај механизам повратне спреге појачава стимулисану емисију и производи интензиван ласерски зрак. Појачани делимични сноп излази кроз један од делимичних рефлектора и формира ласерски излаз.

Излазни сноп обично има уску ширину линије, коју карактерише специфична таласна дужина повезана са разликом енергије између прелазног стања и основног стања.

Предности ласера ​​у чврстом стању:
1. Ласери у чврстом стању генерално не доживљавају губитак материјала у поређењу са гасним ласерима јер је ласерски медијум у чврстом стању. Активни медијум у чврстом ласеру, као што је кристал или стакло, одржава свој састав и не троши се и не троши током рада.
3. Солид-стате ласери могу произвести континуирани и импулсни излаз.
4. Њихова конструкција је релативно једноставна.
Недостаци ласера ​​у чврстом стању:
1. Солид-стате ласери су мање ефикасни у претварању улазне енергије у ласерски излаз.
2. Дивергенција ласерског зрака није константна и може да варира између 1 милирадијана и 20 милирадијана.
3. Може доћи до губитка снаге када се ласерска шипка прегреје.

Примене ласера ​​у чврстом стању:
Солид-стате ласери имају широк спектар примена у различитим областима. Поред спектроскопије и телекомуникација, примена ласера ​​у чврстом стању укључује
Обрада материјала: Солид-стате ласери се широко користе за сечење, бушење, заваривање и гравирање различитих материјала као што су метали, пластика, керамика и композити. Веома су прецизни и могу да обрађују и задатке макро и микро обраде.
Медицина и биомедицина: Ови ласери се користе у медицинским процедурама као што су ласерска хирургија, дерматологија (нпр. уклањање тетоважа), офталмологија (нпр. корекција вида), стоматологија и козметика. Они могу прецизно циљати и уклонити ткиво уз минимално оштећење околних подручја.
Научно истраживање: Важни алати за научна истраживања, укључујући спектроскопију, флуоресцентно снимање, убрзање честица и проучавање ултрабрзих феномена. Они су у стању да обезбеде изворе светлости који се могу прецизно контролисати за проучавање материјала и основних физичких и хемијских процеса.
Одбрана и безбедност: Ови ласери се користе у одбрамбеним и безбедносним апликацијама, укључујући ласерске циљнике, проналажење домета, усмерено енергетско оружје и ласерске противмере. Они пружају прецизне и моћне изворе светлости за војну, ваздухопловну и безбедносну употребу.
Телекомуникације: Солид-стате ласери играју виталну улогу у оптичким комуникационим системима, делујући као оптичка појачала и извори светлости за пренос сигнала на велике удаљености уз велике брзине преноса података.

Контакт информације:

Ако имате било какву идеју, слободно разговарајте са нама. Без обзира где се налазе наши купци и који су наши захтеви, ми ћемо следити наш циљ да нашим купцима пружимо висок квалитет, ниске цене и најбољу услугу.