מהם לייזרים במצב מוצק?

לייזרים במצב מוצקהוא לייזר שהמדיום פולט האור שלו הוא חומר מוצק, בדרך כלל קריסטל או זכוכית, המסומם ביוני אדמה נדירים או מתכת מעבר, ולא בנוזל או בגז.

לייזרים במצב מוצק פולטים אור לייזר בטווח רחב של אורכי גל, מאולטרה סגול (UV) ועד אינפרא אדום (IR), בהתאם לבחירת הדונט והרכב הקריסטל או הזכוכית. הספק המוצא יכול לנוע בין מיליוואט (mW) למספר וואט (W), או אפילו גבוה יותר, בהתאם לעיצוב הלייזר הספציפי, לאמצעי ההגברה ולמנגנון השאיבה.

לייזרים במצב מוצק מורכבים בעיקר משני חלקים: חומר מארח מוצק ויונים פעילים המסוממים בחומר המארח. יונים פעילים צריכים להיות בעלי תכונות ספציפיות, כגון קווי פלואורסצנטי חדים, פסי ספיגה רחבים ויעילות קוונטית גבוהה באורך הגל הרצוי. מצד שני, לחומר המארח צריכים להיות תכונות כמו חוזק, עמידות בפני שברים, מוליכות תרמית גבוהה ואיכות אופטית.

לאחר סימום עם יוני אדמה נדירים, הן זכוכית והן חומרים גבישיים מציגים את התכונות הרצויות הללו. חומרים מארחים מתאימים כוללים זכוכית סיליקט, זכוכית פוספט וחומרים גבישיים שונים כגון נופך, אלומינאט, תחמוצת מתכת, פלואוריד, מוליבדאט, טונגסטאט וכו'. יונים פעילים הנפוצים כוללים יוני אדמה נדירים כגון ניאודימיום, ארביום והולמיום, גם כן כמתכות מעבר כגון כרום, טיטניום וניקל.

כמה לייזרים מפורסמים במצב מוצק כוללים לייזרים אודם, לייזרים Nd:YAG, לייזרים Nd:זכוכית, לייזרים Nd:Cr:GSGG, לייזרים Er:זכוכית, לייזרים אלכסנדריט ולייזרי טיטניום:ספיר.

לייזרים במצב מוצק יכולים לעבוד במצב גל מתמשך (CW), המייצר פלט לייזר רציף, או במצב פולס, המייצר פולסים קצרים של אור לייזר בעל הספק גבוה.

בניית לייזרים במצב מוצק

כדי ליצור לייזר במצב מוצק, מוט לייזר צריך להיות מותקן ליד מנורת קשת או מנורת הבזק. צינור המנורה מחובר למקור מתח. מוט הלייזר וצינור המנורה מסודרים במקביל, מוקפים ברפלקטור. בשני הקצוות של חלל הלייזר, ממוקמים מראה רפלקטיבית גבוהה ומצמד פלט. להסרת חום עודף, הלייזר מקורר באמצעות מערכת מחזור, לרוב באמצעות מי קירור או תערובת גליקול.

דיאגרמת אנרגית לייזר במצב מוצק
המדיום הפעיל בשימוש בלייזרים במצב מוצק הוא חומר מוצק. בדרך כלל, כל חומרי המצב המוצק נשאבים אופטית, כלומר, מקור אור משמש כמקור אנרגיה ומוחל על מדיום הרווח. לאחר קליטת אנרגיית המשאבה, האלקטרונים במדיום הרווח נרגשים לרמת אנרגיה גבוהה יותר. במצב הנרגש, חלק מהאלקטרונים יקפצו מרמת אנרגיה גבוהה יותר לרמת אנרגיה ניתנת להעברה ספציפית.

בהשוואה למצבים נרגשים אחרים, משך החיים של המצב החולף ארוך יותר, כך שהוא יכול לאגור ולצבור אנרגיה. כאשר האלקטרון במצב חולף משתנה בחזרה למצב הקרקע, משתחרר פוטון בעל אנרגיה ואורך גל ספציפיים. תהליך זה נקרא פליטה מעוררת ומייצר אור קוהרנטי.

הפוטונים הנוצרים משתקפים מספר פעמים בין מראות או אלמנטים מחזירי אור אחרים בחלל הלייזר. מנגנון משוב זה מגביר את הפליטה המגורה ומייצר קרן לייזר אינטנסיבית. הקרן החלקית המוגברת בורחת דרך אחד מהמשקפים החלקיים כדי ליצור את פלט הלייזר.

לאלומת הפלט יש בדרך כלל רוחב קו צר, המאופיין באורך גל מסוים הקשור להפרש האנרגיה בין מצב החולף למצב הקרקע.

היתרונות של לייזרים במצב מוצק:
1. לייזרים במצב מוצק בדרך כלל אינם חווים אובדן חומר בהשוואה ללייזרי גז מכיוון שמדיום הלייזר נמצא במצב מוצק. המדיום הפעיל בלייזר מוצק, כמו גביש או זכוכית, שומר על הרכבו ואינו מתכלה או מתרוקן במהלך הפעולה.
3. לייזרים במצב מוצק יכולים להפיק פלט רציף ופולס כאחד.
4. הבנייה שלהם פשוטה יחסית.
החסרונות של לייזרים במצב מוצק:
1. לייזרים במצב מוצק פחות יעילים בהמרת אנרגיית הכניסה לפלט לייזר.
2. ההתרחקות של קרן הלייזר אינה קבועה ויכולה לנוע בין 1 מילי רדיאן ל 20 מילי רדיאן.
3. אובדן חשמל עלול להתרחש כאשר מוט הלייזר מתחמם יתר על המידה.

יישומים של לייזרים במצב מוצק:
ללייזרים במצב מוצק מגוון רחב של יישומים בתחומים שונים. בנוסף לספקטרוסקופיה וטלקומוניקציה, יישומים של לייזרים במצב מוצק כוללים
עיבוד חומרים: לייזרים במצב מוצק נמצאים בשימוש נרחב לחיתוך, קידוח, ריתוך וחריטה של ​​חומרים שונים כגון מתכות, פלסטיק, קרמיקה וחומרים מרוכבים. הם מדויקים ביותר ויכולים להתמודד עם משימות עיבוד מאקרו ומיקרו.
רפואי וביו-רפואי: לייזרים אלו משמשים בפרוצדורות רפואיות כגון ניתוחי לייזר, דרמטולוגיה (למשל הסרת קעקועים), רפואת עיניים (למשל תיקון ראייה), רפואת שיניים וקוסמטיקה. הם יכולים למקד ולהסיר רקמות במדויק עם מינימום נזק לאזורים שמסביב.
מחקר מדעי: כלים חשובים למחקר מדעי, כולל ספקטרוסקופיה, הדמיית פלואורסצנציה, האצת חלקיקים וחקר תופעות מהירות במיוחד. הם מסוגלים לספק מקורות אור ניתנים לשליטה במדויק ללימוד חומרים ותהליכים פיזיקליים וכימיים בסיסיים.
הגנה ואבטחה: לייזרים אלה משמשים ביישומי הגנה ואבטחה, כולל ייעודי מטרות לייזר, איתור טווחים, נשק אנרגיה מכוון ואמצעי לייזר נגד. הם מספקים מקורות אור מדויקים וחזקים לשימושים צבאיים, תעופה וחלל ואבטחה.
טלקומוניקציה: לייזרים במצב מוצק תפקיד חיוני במערכות תקשורת סיבים אופטיים, פועלים כמגברים אופטיים ומקורות אור להעברת אותות למרחקים ארוכים בקצבי נתונים גבוהים.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.