الهيكل الأساسي لليزر

1. متوسط ​​العمل بالليزر

يجب أن يختار إنتاج الليزر وسيط عمل مناسبًا ، يمكن أن يكون جسمًا عاديًا أو سائلًا أو صلبًا أو شبه موصل.في هذه الوسيلة ، يمكن عكس السكان ، مما يخلق الظروف اللازمة للحصول على الليزر.من الواضح أن وجود مستويات طاقة غير مستقرة مفيد جدًا لتحقيق عالم الانقلاب السكاني.هناك ما يقرب من ألف نوع من وسائط العمل ، وتشمل أطوال موجات الليزر التي يمكن إنشاؤها نطاقًا واسعًا من الأشعة تحت الحمراء البعيدة لتفريغ الأشعة فوق البنفسجية.

باعتباره جوهر الليزر ، فهو يتكون من جزأين: جزيئات نشطة (جميعها معدنية) والمصفوفة.تحدد بنية مستوى الطاقة للجسيمات المنشطة الخصائص الطيفية وعمر التألق لليزر.تحدد المصفوفة بشكل أساسي الخصائص الفيزيائية والكيميائية لمواد العمل.وفقًا لبنية مستوى الطاقة للجسيمات المنشطة ، يمكن تقسيمها إلى نظام ثلاثي المستويات (مثل ليزر الياقوت) ونظام من أربعة مستويات (مثل ليزر Er: YAG).يوجد حاليًا أربعة أنواع أساسية من مواد العمل شائعة الاستخدام: الأسطوانة (الأكثر استخدامًا حاليًا) واللوحة المسطحة والقرص والأنبوب.

2. مصادر الحوافز

من أجل إحداث انعكاس سكاني في وسط العمل ، يجب استخدام طريقة ما لإثارة النظام الذري لزيادة عدد الجسيمات في مستوى الطاقة العلوي.بشكل عام ، يمكن استخدام تفريغ الغاز ، وتستخدم الإلكترونات ذات الطاقة الحركية لإثارة الذرات المتوسطة ، وهو ما يسمى الإثارة الكهربائية ؛يمكن أيضًا استخدام مصادر الضوء النبضي لإضاءة وسط العمل ، وهو ما يسمى الإثارة البصرية ؛هناك إثارة حرارية ، وإثارة كيميائية ، وما إلى ذلك.تسمى طرق التحفيز المختلفة بصريًا الضخ أو الضخ.من أجل الحصول على ناتج الليزر بشكل مستمر ، يجب "ضخه" باستمرار للاحتفاظ بجزيئات ذات مستويات طاقة أعلى من الجسيمات ذات مستويات الطاقة المنخفضة.

3. نظام التركيز

يحتوي تجويف التكثيف على وظيفتين ، إحداهما هي الربط الفعال بين مصدر المضخة ووسط العمل ؛والآخر هو تحديد توزيع كثافة ضوء المضخة على مادة الليزر ، مما يؤثر على التوحيد والتباعد والتشويه البصري لحزمة الإخراج.يتم تثبيت سائل العمل ومصدر المضخة في غرفة التركيز ، وبالتالي فإن جودة غرفة التركيز تؤثر بشكل مباشر على كفاءة وأداء عمل المضخة.تجويف المكثف الأسطواني البيضاوي هو أكثر أنواع الليزر الصغيرة المستخدمة في الحالة الصلبة.

4. التجويف البصري

تتكون من مرآة انعكاس كاملة ومرآة انعكاس جزئية ، وهي جزء مهم من ليزر الحالة الصلبة.بالإضافة إلى توفير تغذية مرتدة بصرية إيجابية للحفاظ على تذبذب الليزر باستمرار لتشكيل انبعاث محفز ، فإن تجويف الرنين البصري يحد أيضًا من اتجاه وتردد الحزمة المتذبذبة لضمان أحادية اللون عالية والاتجاهية العالية لليزر الناتج.يتكون الرنان البصري الأبسط والأكثر استخدامًا لليزر الحالة الصلبة من مرآتين مستويين (أو مرايا كروية) موضوعتين مقابل بعضهما البعض.

5. نظام التبريد والتصفية

تعتبر أنظمة التبريد والتصفية من المعدات المساعدة الأساسية لليزر.ينتج ليزر الحالة الصلبة تأثيرات حرارية أكثر خطورة أثناء التشغيل ، لذلك عادة ما يتم اتخاذ تدابير التبريد.الغرض الرئيسي هو تبريد 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 هي التبريد السائل.من أجل الحصول على شعاع ليزر أحادي اللون ، يلعب نظام الفلتر دورًا مهمًا للغاية.يمكن لنظام الفلتر تصفية معظم ضوء المضخة وبعض ضوء التداخل الآخر ، بحيث يكون للليزر الناتج أحادي اللون جيدًا.