لیزر حالت جامد (YAG) چیست؟

هنگامی که دقت تولید به دوران میکرومتر رسید، فناوری جیانگپین با استفاده از لیزرها حالت جامد مرز صنعتی را بازسازی کرد - این «نیم‌قاطع نور» که از بلورهای حالت جامد به عنوان هسته انرژی خود استفاده می‌کند، دارای دقت دردوز و نشانه‌گذاری دقیق و طول موج‌هایی است که از فرابنفش تا فراقرمز گسترش می‌یابد، معیار دقت چینی را در عروق برد PCB، هسته باتری‌ها و صفحات نقش کرده است. حالا بیایید با هم به لیزرها حالت جامد نگاه کنیم:

لیزرهای حالت جامد، لیزرهاي مبتنی بر رسانه های افزایش گر حالت جامد (مانند بلورها یا شیشه هایی که با یون های زمین نادر یا فلزات انتقالی دوپ شده اند) هستند که می توانند توان خروجی بین چند میلی وات تا چند کیلووات تولید کنند. بسیاری از لیزرهای حالت جامد از لمپ های فلاش یا لمپ های کمان الکتریکی برای پمپینگ نور استفاده می کنند. این منابع پمپینگ نسبتاً ارزان هستند و می توانند توان بسیار بالایی را ارائه دهند، اما کارایی آنها نسبتاً پایین است، طول عمر آنها متوسط است و اثرات حرارتی قوی در رسانه افزایش گر وجود دارد، مانند اثر عدسی حرارتی. دیودهای لیزری به طور معمول برای پمپینگ لیزرهای حالت جامد استفاده می شوند و این لیزرها که توسط لیزر پمپ می شوند (لیزر DPSS، که همچنین به عنوان تمام لیزرهای حالت جامد شناخته می شوند) دارای بسیاری از مزایایی هستند، مانند نصب کompact، طول عمر طولانی و کیفیت پرتو عالی. حالت کاری آن می تواند موج پیوسته باشد، یعنی می تواند خروجی لیزر پیوسته تولید کند، یا نوع ضربه ای، یعنی می تواند نبض های لیزری با توان بالا در زمان کوتاه تولید کند.

اصل کار:

میانه فعال کننده مورد استفاده در لیزرهاي حالت جامد، ماده جامد است. معمولاً، تمام مواد جامد از پمپینگ نوری استفاده می‌کنند، یعنی از منبع نور به عنوان منبع انرژی برای اعمال انرژی به میانه سودمند استفاده می‌شود. الکترون‌های موجود در میانه سودمند پس از جذب انرژی پمپ، به سطح انرژی بالاتری تحریک می‌شوند. در حالت تحریک شده، برخی از الکترون‌ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی متاستابل خاص انتقال می‌یابند. زمان عمر حالت‌های متاستابل بیشتر از حالت‌های دیگر تحریک شده است، بنابراین انرژی می‌تواند برای ذخیره‌سازی و تجمع استفاده شود. هنگامی که یک الکترون در حالت متاستابل به حالت پایه بازگشت، فوتونی با انرژی و طول موج مشخصی تولید می‌کند. فوتون‌های تولید شده در داخل غشاء لیزر بازتاب چندگانه انجام می‌دهند. این مکانیسم بازخورد تشعشع تحریکی را تقویت می‌کند و در نتیجه پرتوی لیزر قوی تولید می‌کند. برخی از نور تقویت شده از طریق برخی از آینه‌ها عبور می‌کند و خروجی لیزر را تشکیل می‌دهد. پرتو خروجی معمولاً خط عرض کمی دارد و با طول موج خاصی مشخص می‌شود که به تفاضل انرژی بین حالت متاستابل و حالت پایه مرتبط است.

نوع لیزر حالت جامد:

توان خروجی لیزرهای کوچک محرکت دیودی Nd:YAG (لیزر YAG) یا Nd:YVO4 (لیزر وانادات) معمولاً بین چند میلی‌وات (برای دستگاه‌های میکرو) تا چند وات است. مدت زمان پالس تولید شده توسط لیزر Q-switch بین چند نانوثانیه قرار دارد، انرژی پالس به اندازه میکروژول است و توان اوج آن به اندازه چند کیلووات می‌رسد. ضرب‌دردو کردن فرکانس درون حلقه برای خروجی نور سبز قابل استفاده است.

لیزرهای Nd:YAG با Q-switch به صورت گسترده در نسخه‌های محرکت چراغی استفاده می‌شوند. محرکت پالسی اجازه می‌دهد تا انرژی پالس بالایی داشته باشد، در حالی که توان خروجی میانگین معمولاً معتدل است (به عنوان مثال، چند وات). هزینه این نوع لیزر محرکت چراغی کمتر از نسخه محرکت دیودی با توان خروجی مشابه است.

لیزر فیبر نوع خاصی از لیزر حالت جامد است که پتانسیل توان خروجی میانگین بالا، کارایی توان بالا، کیفیت پرتو بالا و تنظیم پذیری طول موج گسترده را دارد.
لیزرهای حالت جامد (به ویژه نمایش دهنده لیزرهای فیبری و لیزرهای حالت جامد تقویت شده با دیود) به علت ویژگی‌های عالی در طول موج کوتاه، کیفیت پرتو بسیار بالا، توانایی پالس فوق‌العاده کوتاه، ساختار فشرده، قابلیت اطمینان بسیار بالا و نیاز به نگهداری کم، موقعیت غالبی در بسیاری از زمینه‌ها مانند پردازش فلزات، پردازش دقیق میکرویی و درمان پزشکی باfs بافت سخت به خود اختصاص داده‌اند و به صورت مداوم به توسعه و نوآوری فناوری لیزر کمک می‌کنند. انتخاب نهایی فناوری بستگی به بررسی کامل نیازهای کاربردی خاص، ویژگی‌های مواد و هزینه‌اثربخشی دارد.