الهيكل الأساسي لليزر

1. متوسط ​​العمل بالليزر

يجب أن يختار توليد الليزر وسيط عمل مناسبًا ، يمكن أن يكون عاديًا أو سائلًا أو صلبًا أو شبه موصل.يمكن تحقيق انعكاس السكان في هذه الوسيلة لتهيئة الظروف اللازمة للحصول على ضوء الليزر.من الواضح أن وجود مستويات طاقة غير مستقرة مفيد جدًا لتحقيق عالم الانقلاب السكاني.هناك ما يقرب من 1000 وسيط عمل ، وتشمل أطوال موجات الليزر التي يمكن إنشاؤها مجموعة واسعة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء البعيدة.

باعتباره جوهر الليزر ، فهو يتكون من جزيئات نشطة (كلا المعدنين) والمصفوفة.تحدد بنية مستوى الطاقة للجسيمات المنشطة الخصائص الطيفية وعمر التألق لليزر وخصائص الليزر الأخرى ، وتحدد المصفوفة بشكل أساسي الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة العاملة.وفقًا لهيكل مستوى الطاقة للجسيمات المنشطة ، يمكن تقسيمها إلى أنظمة من ثلاثة مستويات (مثل ليزر الياقوت) وأنظمة من أربعة مستويات (مثل ليزر Er: YAG).هناك أربعة أشكال شائعة الاستخدام لمواد العمل: أسطواني (الأكثر استخدامًا في الوقت الحاضر) ، مسطح ، قرصي وأنبوبي.

2. مصدر الحوافز

من أجل إظهار انعكاس رقم الجسيمات في وسط العمل ، يجب استخدام طريقة معينة لإثارة النظام الذري لزيادة عدد الجسيمات في مستوى الطاقة الأعلى.بشكل عام ، يمكن استخدام تفريغ الغاز لاستخدام الإلكترونات ذات الطاقة الحركية لإثارة ذرات الوسط ، وهو ما يسمى الإثارة الكهربائية ؛يمكن أيضًا استخدام مصادر الضوء النبضي لإشعاع وسط العمل ، وهو ما يسمى الإثارة البصرية ؛والإثارة الحرارية ، والإثارة الكيميائية ، إلخ. يتم تصور أنواع مختلفة من الإثارة مثل الضخ أو الضخ.من أجل الحصول على إخراج الليزر بشكل مستمر ، من الضروري "ضخ" باستمرار للحفاظ على المزيد من الجسيمات في مستوى الطاقة العلوي مقارنة بمستوى الطاقة الأدنى.

3. نظام التركيز

هناك وظيفتان لتجويف التركيز ، إحداهما هي الربط الفعال بين مصدر المضخة ومادة العمل ؛والآخر هو تحديد توزيع كثافة ضوء المضخة على مادة الليزر ، مما يؤثر على التوحيد والتباعد والتشويه البصري لحزمة الإخراج.يتم تثبيت كل من مادة العمل ومصدر المضخة في تجويف التكثيف ، وبالتالي فإن جودة تجويف التركيز تؤثر بشكل مباشر على كفاءة الضخ وأدائه.يعتبر تجويف المكثف الأسطواني الإهليلجي الأكثر استخدامًا في ليزر الحالة الصلبة الصغيرة.

4. مرنان بصري

وهي تتألف من مرآة انعكاس كاملة ومرآة انعكاس جزئية ، وهي جزء مهم من ليزر الحالة الصلبة.بالإضافة إلى توفير تغذية مرتدة بصرية إيجابية للحفاظ على التذبذب المستمر لليزر لتشكيل انبعاث محفز ، يقوم الرنان البصري أيضًا بتقييد اتجاه وتردد الحزمة المتذبذبة لضمان أحادية اللون عالية والاتجاهية العالية لليزر الناتج.يتكون الرنان البصري لأبسط أنواع ليزر الحالة الصلبة وأكثرها استخدامًا من مرآتين مستويتين (أو مرايا كروية) موضوعتين مقابل بعضهما البعض.

5. نظام التبريد والتصفية

تعد أنظمة التبريد والتصفية من الأجهزة المساعدة الأساسية لليزر.ينتج عن ليزر الحالة الصلبة تأثيرات حرارية خطيرة عند العمل ، لذلك عادة ما يتم اتخاذ تدابير التبريد.إنه أساسًا لتبريد مادة عمل الليزر ونظام المضخة وتجويف التركيز لضمان الاستخدام العادي لليزر وحماية المعدات.تشمل طرق التبريد التبريد السائل وتبريد الغاز والتبريد بالتوصيل ، ولكن الطريقة الأكثر استخدامًا حاليًا هي التبريد السائل.للحصول على شعاع ليزر أحادي اللون ، يلعب نظام المرشح دورًا مهمًا.نظام التصفية؟يمكنه تصفية معظم ضوء المضخة وبعض ضوء التداخل الآخر ، بحيث تكون أحادية اللون لليزر الناتج جيدة جدًا.