고체 상태(YAG) 레이저란 무엇인가요

정밀 제조 기술이 마이크로미터 시대로 접어들 때, 장핀 테크놀로지는 고체 레이저를 사용하여 산업의 경계를 새롭게 그렸습니다. 에너지 코어로 고체 결정체를 사용하는 이 "빛의 날"은 정밀한 용접 및 마킹 정확도와 적외선부터 자외선까지 넓은 파장 범위를 특징으로 하여 PCB 기판, 배터리 코어 및 화면 속에 중국산 정밀 기술의 기준을 새겨놓았습니다. 이제 함께 고체 레이저를 살펴보겠습니다:

고체 레이저는 희토류 또는 전이 금속 이온으로 도핑된 결정이나 유리와 같은 고체 증폭 매체를 기반으로 하는 레이저로, 출력 파워가 몇 밀리와트에서 몇 킬로와트까지 생성될 수 있습니다. 많은 고체 레이저는 광 펌핑에 플래시 램프나 아크 램프를 사용합니다. 이러한 펌핑 소스는 비교적 저렴하고 매우 높은 파워를 제공할 수 있지만, 효율성이 다소 낮고 수명이 평균이며, 열 렌즈 효과와 같은 이득 매체에서 강한 열적 영향이 발생합니다. 레이저 다이오드는 일반적으로 고체 레이저를 펌핑하는 데 사용되며, 이러한 레이저 펌핑 고체 레이저(DPSS 레이저, 또는 전고체 레이저라고도 함)는 설치가 컴팩트하고 수명이 길며 빔 품질이 우수하다는 등 많은 장점이 있습니다. 그 작동 모드는 연속파일 수 있으며, 즉 연속적인 레이저 출력을 생성할 수 있고, 또는 펄스 형식일 수 있으며, 즉 짧은 시간 동안 고출력 레이저 펄스를 생성할 수 있습니다.

작동 원리:

고체 상태 레이저에서 사용되는 활성 매체는 고체 물질이다. 일반적으로 모든 고체 물질은 광 펌핑을 채택하며, 이는 빛 소스를 에너지 원으로 사용하여 증폭 매체에 에너지를 공급하는 것을 의미한다. 증폭 매체의 전자는 펌프 에너지를 흡수한 후 더 높은 에너지 수준으로 흥분된다. 흥분된 상태에서 일부 전자는 더 높은 에너지 수준에서 특정 준안정 에너지 수준으로 전이하게 된다. 준안정 상태의 수명은 다른 흥분 상태보다 길기 때문에 에너지를 저장하고 축적할 수 있다. 준안정 상태에 있는 전자가 기저 상태로 되돌아갈 때 특정 에너지와 파장을 가진 광자를 방출한다. 생성된 광자는 레이저 공명기 내부에서 여러 번 반사된다. 이 피드백 메커니즘은 자극된 방사를 증폭시켜 강력한 레이저 빔을 생성한다. 일부 증폭된 빛은 거울 중 일부를 통해 통과하여 레이저 출력을 형성한다. 출력 빔은 일반적으로 좁은 선 폭을 가지며, 이는 준안정 상태와 기저 상태 사이의 에너지 차이와 관련된 특정 파장으로 특징 지어진다.

고체 레이저 유형:

작은 다이오드 펌프 Nd:YAG 레이저(YAG 레이저) 또는 Nd:YVO4 레이저(바나데이트 레이저)의 출력 전력은 일반적으로 수 밀리와트(마이크로 디바이스용)에서 수 와트 사이입니다. Q-스위칭 레이저가 생성하는 펄스 지속 시간은 수 나노초이며, 펄스 에너지는 마이크로줄이고, 피크 전력은 수 킬로와트에 달합니다. 캐비티 내 주파수 배율 변환이 녹색 광 출력을 위해 사용될 수 있습니다.

Q-스위치 Nd:YAG 레이저는 램프 펌핑 방식으로 널리 사용됩니다. 펄스 펌핑은 높은 펄스 에너지를 가능하게 하며, 평균 출력 전력은 보통 중간 정도입니다(예: 몇 와트). 이와 같은 출력 전력을 가진 다이오드 펌핑 방식 레이저보다 램프 펌핑 방식 레이저의 비용이 더 낮습니다.

광섬유 레이저는 고평균 출력 전력, 높은 전력 효율, 우수한 빔 품질 및 넓은 파장 조정 가능성을 특징으로 하는 특수 종류의 고체 레이저입니다.
고체 레이저(특히 광섬유 레이저 및 다이오드 펌프 고체 레이저가 대표적임)는 우수한 단파장 특성, 극도로 높은 빔 품질, 강력한 초단펄스 능력, 컴팩트한 구조, 매우 높은 신뢰성 및 낮은 유지보수 요구 덕분에 금속 가공, 정밀 마이크로 가공 및 경조직 의료 치료 등 다양한 분야에서 주도적인 위치를 차지하고 있습니다. 또한 이는 레이저 기술의 혁신과 발전을 지속적으로 촉진하고 있습니다. 최종적인 기술 선택은 특정 응용 요구 사항, 재료 특성 및 비용 효율성을 종합적으로 고려하여 결정됩니다.