Αρχή λειτουργίας του λέιζερ DPSS

1. Άντληση διόδου:

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 υττρίου-αλουμινίου-γρανάτη. Η δίοδος λέιζερ συντονίζεται σε μήκος κύματος που ταιριάζει με το φάσμα απορρόφησης των ιόντων Nd, εξασφαλίζοντας αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας.

2. Κρύσταλλος Nd:YAG:

Ο κρύσταλλος Nd:YAG είναι το ενεργό μέσο κέρδους. Όταν τα ιόντα νεοδυμίου διεγείρονται από το φως που αντλείται, απορροφούν ενέργεια και μετακινούνται σε κατάσταση υψηλότερης ενέργειας. Μετά από ένα σύντομο χρονικό διάστημα, αυτά τα ιόντα επιστρέφουν σε κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας, απελευθερώνοντας την αποθηκευμένη ενέργειά τους με τη μορφή φωτονίων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αυθόρμητη εκπομπή.

[Διαβάστε περισσότερα:]Γιατί χρησιμοποιούμε κρύσταλλο Nd YAG ως μέσο κέρδους στο λέιζερ DPSS; ]

3. Αντιστροφή πληθυσμού και διεγερμένες εκπομπές:

Για να συμβεί η δράση του λέιζερ, πρέπει να επιτευχθεί μια αντιστροφή πληθυσμού, όπου περισσότερα ιόντα βρίσκονται σε διεγερμένη κατάσταση από ό,τι σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση. Καθώς τα φωτόνια αναπηδούν μπρος-πίσω μεταξύ των κατόπτρων της κοιλότητας του λέιζερ, διεγείρουν τα διεγερμένα ιόντα Nd να απελευθερώσουν περισσότερα φωτόνια της 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 αποτελείται συνήθως από δύο καθρέφτες σε κάθε άκρο του κρυστάλλου Nd:YAG. Ο ένας καθρέφτης είναι ιδιαίτερα ανακλαστικός και ο άλλος είναι μερικώς ανακλαστικός, επιτρέποντας σε κάποιο φως να διαφύγει καθώς το λέιζερ εξέρχεται. Η κοιλότητα συντονίζεται με το φως, ενισχύοντάς το μέσω επαναλαμβανόμενων κύκλων διεγερμένης εκπομπής.

5. Διπλασιασμός συχνότητας (Δεύτερη αρμονική παραγωγή):

Για τη μετατροπή του φωτός βασικής συχνότητας (συνήθως 1064 nm που εκπέμπεται από Nd:YAG) σε πράσινο φως (532 nm), ένας κρύσταλλος διπλασιασμού συχνότητας (όπως το KTP - Φωσφορικό Τιτανύλιο Καλίου) τοποθετείται στη διαδρομή του λέιζερ. Αυτός ο κρύσταλλος έχει μια μη γραμμική οπτική ιδιότητα που του επιτρέπει να λαμβάνει δύο φωτόνια του αρχικού υπέρυθρου φωτός και να τα συνδυάζει σε ένα μόνο φωτόνιο με διπλάσια ενέργεια και, επομένως, το μισό μήκος κύματος του αρχικού φωτός. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως παραγωγή δεύτερης αρμονικής (SHG).

6. Έξοδος πράσινου φωτός:

Το αποτέλεσμα αυτού του διπλασιασμού της συχνότητας είναι η εκπομπή φωτεινού 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 αποτελεσματική και επιτρέπει την παραγωγή υψηλής ισχύος, συνεκτικού πράσινου φωτός σε μια συμπαγή και αξιόπιστη μορφή. Το κλειδί για την επιτυχία του λέιζερ DPSS είναι ο συνδυασμός μέσου κέρδους στερεάς κατάστασης (κρύσταλλος Nd:YAG), αποτελεσματικής άντλησης διόδου και αποτελεσματικού διπλασιασμού συχνότητας για την επίτευξη του επιθυμητού μήκους κύματος φωτός.