Cos'è un laser a stato solido (YAG)

Quando la precisione nella produzione è entrata nell'era dei micrometri, Jiangpin Technology ha ridisegnato i confini industriali con i laser a stato solido - questa "lama di luce" con cristalli a stato solido come nucleo energetico, caratterizzata da una precisione di saldatura e marchioratura eccezionale, e lunghezze d'onda che vanno dall'infrarosso all'ultravioletto, ha tracciato il metro di precisione cinese nei circuiti stampati, nei nuclei delle batterie e nei display. Ora diamo un'occhiata ai laser a stato solido insieme:

I laser a stato solido sono laser basati su medi di amplificazione a stato solido (come cristalli o vetri dopati con ioni di terre rare o metalli di transizione), i quali possono generare potenze di uscita comprese tra pochi milliwatt e alcuni kilowatt. Molti laser a stato solido utilizzano lampade a flash o lampade a arco per il pompage ottico. Queste fonti di pompage sono relativamente economiche e possono fornire potenze molto elevate, ma la loro efficienza è piuttosto bassa, la loro durata media, e ci sono forti effetti termici nel mezzo di amplificazione, come l'effetto lente termica. I diodi laser vengono comunemente utilizzati per pompare i laser a stato solido, e questi laser pompati a laser (DPSS lasers, noti anche come laser completamente a stato solido) hanno molti vantaggi, come installazioni compatte, lunga durata e ottima qualità del fascio. Il loro modo di funzionamento può essere a onda continua, cioè possono generare un output laser continuo, o a impulso, cioè possono produrre impulsi laser ad alta potenza in brevi intervalli di tempo.

Principio di funzionamento:

Il mezzo di attivazione utilizzato nei laser a stato solido è un materiale solido. Di solito, tutti i materiali solidi adottano la pompa ottica, cioè la sorgente luminosa viene utilizzata come sorgente di energia per applicare energia al mezzo amplificatore. Gli elettroni nel mezzo amplificatore vengono eccitati a un livello energetico superiore dopo aver assorbito l'energia della pompa. Nello stato eccitato, alcuni elettroni transiteranno da livelli energetici superiori a specifici livelli metastabili. La durata degli stati metastabili è più lunga rispetto a quella degli altri stati eccitati, quindi l'energia può essere utilizzata per lo stoccaggio e l'accumulo. Quando un elettrone in uno stato metastabile ritorna allo stato fondamentale, emette un fotone con una determinata energia e lunghezza d'onda. I fotoni generati si riflettono multiplamente all'interno della cavità del laser. Questo meccanismo di retroazione amplifica la radiazione stimolata, generando così un fascio laser potente. Parte della luce amplificata passa attraverso alcuni specchi, formando un output laser. Il fascio di uscita ha generalmente una larghezza di banda ristretta e viene caratterizzato da una lunghezza d'onda specifica correlata alla differenza di energia tra lo stato metastabile e lo stato fondamentale.

Tipo di laser a stato solido:

La potenza di uscita dei piccoli laser Nd:YAG a pompa diode (laser YAG) o laser Nd:YVO4 (laser vanadato) è generalmente compresa tra alcuni milliwatt (per microdispositivi) e diversi watt. La durata dell'impulso generata dal laser a commutazione Q è di alcuni nanosecondi, l'energia dell'impulso è in microjoule e la potenza di picco raggiunge anche alcuni kilowatt. La duplicazione della frequenza intra-cavità può essere utilizzata per l'emissione di luce verde.

I laser Nd:YAG a commutazione Q sono ampiamente utilizzati nelle versioni a lampada. La pompa a impulsi consente un'alta energia di impulso, mentre la potenza di uscita media è generalmente moderata (ad esempio, pochi watt). Il costo di questo tipo di laser a pompa lampada è inferiore rispetto alla versione a pompa diode con una potenza di uscita simile.

I laser a fibra sono un tipo speciale di laser a stato solido, caratterizzati da un elevato potenziale di potenza di uscita media, alta efficienza energetica, alta qualità del fascio e ampia tunabilità di lunghezza d'onda.
I laser a stato solido (soprattutto rappresentati dai laser a fibra e dai laser a stato solido pompati a diodo) hanno assunto una posizione dominante in un ampio spettro di campi, come la lavorazione dei metalli, la micro-elaborazione di precisione e il trattamento medico dei tessuti duri, grazie alle loro eccellenti caratteristiche a breve lunghezza d'onda, alla qualità estremamente alta del fascio, alla potente capacità di ultra-corto impulso, alla struttura compatta, alla grande affidabilità e ai bassi requisiti di manutenzione. E continuano costantemente a promuovere l'innovazione e lo sviluppo della tecnologia laser. La scelta definitiva della tecnologia dipende da una considerazione complessiva dei requisiti specifici dell'applicazione, delle proprietà del materiale e del rapporto qualità-prezzo.