Αρχή Λειτουργίας του DPSS Laser

1. Άντληση διόδων:

Η διαδικασία ξεκινά με μια δίοδο λέιζερ, η οποία εκπέμπει υπέρυθρο φως. Αυτό το φως χρησιμοποιείται για την «άντληση» του κρυστάλλου Nd:YAG, που σημαίνει ότι διεγείρει τα ιόντα νεοδυμίου που είναι ενσωματωμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα γρανάτη αλουμινίου υττρίου. Η δίοδος λέιζερ είναι συντονισμένη σε μήκος κύματος που ταιριάζει με το φάσμα απορρόφησης των ιόντων Nd, εξασφαλίζοντας αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας.

2. Nd:YAG Crystal:

Ο κρύσταλλος Nd:YAG είναι το ενεργό μέσο κέρδους. Όταν τα ιόντα νεοδυμίου διεγείρονται από το αντλούμενο φως, απορροφούν ενέργεια και μετακινούνται σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση. Μετά από ένα σύντομο χρονικό διάστημα, αυτά τα ιόντα επανέρχονται σε μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση, απελευθερώνοντας την αποθηκευμένη ενέργειά τους με τη μορφή φωτονίων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αυθόρμητη εκπομπή.

[Διαβάστε περισσότερα:Γιατί χρησιμοποιούμε κρύσταλλο Nd YAG ως μέσο απολαβής στο λέιζερ DPSS? ]

3. Αναστροφή πληθυσμού και διεγερμένη εκπομπή:

Για να συμβεί δράση λέιζερ, πρέπει να επιτευχθεί μια αντιστροφή πληθυσμού, όπου περισσότερα ιόντα βρίσκονται στη διεγερμένη κατάσταση παρά στην κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας. Καθώς τα φωτόνια αναπηδούν εμπρός και πίσω μεταξύ των κατόπτρων της κοιλότητας του λέιζερ, διεγείρουν τα διεγερμένα ιόντα Nd για να απελευθερώσουν περισσότερα φωτόνια ίδιας φάσης, κατεύθυνσης και μήκους κύματος. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως διεγερμένη εκπομπή και ενισχύει την ένταση του φωτός μέσα στον κρύσταλλο.

4. Κοιλότητα λέιζερ:

Η κοιλότητα του λέιζερ τυπικά αποτελείται από δύο κάτοπτρα σε κάθε άκρο του κρυστάλλου Nd:YAG. Ο ένας καθρέφτης είναι εξαιρετικά ανακλαστικός και ο άλλος είναι μερικώς ανακλαστικός, επιτρέποντας σε λίγο φως να διαφεύγει ως έξοδο λέιζερ. Η κοιλότητα αντηχεί με το φως, ενισχύοντάς το με επαναλαμβανόμενους κύκλους διεγερμένης εκπομπής.

5. Διπλασιασμός Συχνότητας (Δεύτερη Αρμονική Γενιά):

Για τη μετατροπή του φωτός θεμελιώδους συχνότητας (συνήθως 1064 nm που εκπέμπεται από το Nd:YAG) σε πράσινο φως (532 nm), τοποθετείται στη διαδρομή του λέιζερ ένας κρύσταλλος διπλασιασμού συχνότητας (όπως KTP - Φωσφορικό Κάλιο Τιτανυλίου). Αυτός ο κρύσταλλος έχει μια μη γραμμική οπτική ιδιότητα που του επιτρέπει να πάρει δύο φωτόνια από το αρχικό υπέρυθρο φως και να τα συνδυάσει σε ένα μόνο φωτόνιο με διπλάσια ενέργεια, και επομένως, το μισό μήκος κύματος του αρχικού φωτός. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως δεύτερη αρμονική γενιά (SHG).

6. Έξοδος πράσινου φωτός:

Το αποτέλεσμα αυτού του διπλασιασμού συχνότητας είναι η εκπομπή λαμπερού πράσινου φωτός στα 532 nm. Αυτό το πράσινο φως μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για μια ποικιλία εφαρμογών, όπως δείκτες λέιζερ, εκπομπές λέιζερ, διέγερση φθορισμού στη μικροσκοπία και ιατρικές διαδικασίες.

Όλη αυτή η διαδικασία είναι εξαιρετικά αποδοτική και επιτρέπει την παραγωγή υψηλής ισχύος, συνεκτικού πράσινου φωτός σε συμπαγή και αξιόπιστη μορφή. Το κλειδί για την επιτυχία του λέιζερ DPSS είναι ο συνδυασμός μέσων απολαβής στερεάς κατάστασης (κρύσταλλος Nd:YAG), η αποτελεσματική άντληση διόδων και ο αποτελεσματικός διπλασιασμός συχνότητας για την επίτευξη του επιθυμητού μήκους κύματος φωτός.