อะไรคือเลเซอร์สถานะของแข็ง (YAG)

เมื่อความแม่นยำของการผลิตเข้าสู่ยุคไมโครเมตร Jiangpin Technology ได้ปรับเปลี่ยนขอบเขตทางอุตสาหกรรมด้วยเลเซอร์สถานะของแข็ง - "มีดแห่งแสง" นี้ซึ่งมีแกนพลังงานเป็นผลึกของแข็ง มีความสามารถเชื่อมและทำเครื่องหมายอย่างแม่นยำ และมีช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่รังสีอินฟราเรดไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลต ได้กำหนดมาตรฐานความแม่นยำของจีนในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แกนแบตเตอรี่ และหน้าจอ ตอนนี้เรามาดูเลเซอร์สถานะของแข็งกัน:

เลเซอร์ของแข็งเป็นเลเซอร์ที่ใช้สื่อกลางเพิ่มกำลังแบบของแข็ง (เช่น คริสตัลหรือกระจกที่เติมด้วยไอออนแรร์เอิร์ธหรือโลหะชนิดเปลี่ยน) ซึ่งสามารถสร้างกำลังผลิตได้ตั้งแต่หลายมิลลิวัตถึงหลายกิโลวัต เลเซอร์ของแข็งจำนวนมากใช้หลอดไฟแฟลชหรือหลอดอาร์คสำหรับการปั๊มแสง แหล่งพลังงานเหล่านี้มีราคาค่อนข้างถูกและสามารถให้กำลังสูงมาก แต่ประสิทธิภาพของพวกมันค่อนข้างต่ำ อายุการใช้งานอยู่ในระดับกลาง และมีผลกระทบทางความร้อนอย่างมากในสื่อกลางเพิ่มกำลัง เช่น ผลกระทบของเลนส์ความร้อน เลเซอร์ไดโอดมักใช้ในการปั๊มเลเซอร์ของแข็ง และเลเซอร์ของแข็งที่ถูกปั๊มด้วยเลเซอร์ (DPSS เลเซอร์ หรือที่เรียกว่าเลเซอร์ของแข็งทั้งหมด) มีข้อดีหลายประการ เช่น การติดตั้งที่กะทัดรัด อายุการใช้งานยาวนาน และคุณภาพลำแสงยอดเยี่ยม โหมดการทำงานสามารถเป็นคลื่นต่อเนื่อง ซึ่งหมายถึงการสร้างผลผลิตเลเซอร์ต่อเนื่อง หรือประเภทพัลส์ ซึ่งสามารถสร้างพัลส์เลเซอร์กำลังสูงในระยะเวลาสั้นๆ

หลักการทำงาน:

สื่อกลางที่ใช้ในการกระตุ้นในเลเซอร์ของแข็งเป็นวัสดุของแข็ง ปกติแล้ว วัสดุของแข็งทั้งหมดจะใช้การปั๊มแสง (optical pumping) ซึ่งหมายความว่าแหล่งกำเนิดแสงถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานเพื่อให้พลังงานแก่วัสดุเพิ่มค่า (gain medium) อิเล็กตรอนในวัสดุเพิ่มค่าจะถูกกระตุ้นขึ้นไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้นหลังจากดูดซับพลังงานจากการปั๊ม ในสถานะที่ถูกกระตุ้น อิเล็กตรอนบางตัวจะเปลี่ยนจากระดับพลังงานที่สูงกว่าไปยังระดับพลังงานเมตาเสถียรที่เฉพาะเจาะจง ช่วงเวลาชีวิตของสถานะเมตาเสถียรยาวนานกว่าสถานะที่ถูกกระตุ้นอื่น ๆ ดังนั้นพลังงานสามารถถูกเก็บและสะสมได้ เมื่ออิเล็กตรอนในสถานะเมตาเสถียรกลับไปยังสถานะพื้นฐาน มันจะปล่อยโฟตอนที่มีพลังงานและความยาวคลื่นเฉพาะ โฟตอนที่ถูกสร้างขึ้นมานี้จะสะท้อนภายในโพรงเลเซอร์หลายครั้ง กลไกการสะท้อนกลับนี้จะขยายการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้น ทำให้เกิดลำแสงเลเซอร์ที่มีกำลังสูง แสงบางส่วนที่ถูกขยายผ่านกระจกเงาบางส่วนออกมาเป็นผลลัพธ์ของเลเซอร์ ลำแสงที่ออกมามักมีความกว้างของคลื่นแคบ และแสดงลักษณะโดยความยาวคลื่นเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของพลังงานระหว่างสถานะเมตาเสถียรกับสถานะพื้นฐาน

ประเภทเลเซอร์สถานะแข็ง:

กำลังผลิตของเลเซอร์ Nd:YAG ขนาดเล็กที่ขับด้วยไดโอด (YAG เลเซอร์) หรือเลเซอร์ Nd:YVO4 (เลเซอร์แวนาเดต) มักอยู่ระหว่างหลายมิลลิวัตต์ (สำหรับอุปกรณ์ไมโคร) ถึงหลายวัตต์ เวลาชัตเตอร์ของเลเซอร์ที่ใช้ Q-switch มีค่าอยู่ที่หลายนาโนวินาที พลังงานชัตเตอร์อยู่ที่ไมโครจูล และกำลังสูงสุดอยู่ที่หลายกิโลวัตต์ การเพิ่มความถี่ภายในโพรงสามารถใช้สำหรับการปล่อยแสงสีเขียว

เลเซอร์ Nd:YAG แบบ Q-switch ถูกใช้อย่างแพร่หลายในเวอร์ชันที่สูบพลังด้วยหลอดไฟ การสูบพลังงานชัตเตอร์ช่วยให้มีพลังงานชัตเตอร์สูง ในขณะที่กำลังผลิตเฉลี่ยมักจะปานกลาง (เช่น ไม่กี่วัตต์) ต้นทุนของเลเซอร์ชนิดนี้ที่สูบพลังด้วยหลอดไฟต่ำกว่าเลเซอร์ที่สูบพลังด้วยไดโอดซึ่งมีกำลังผลิตเท่ากัน

Fiber lasers เป็นประเภทพิเศษของเลเซอร์สถานะแข็ง โดยมีศักยภาพในการสร้างกำลังผลิตเฉลี่ยสูง ประสิทธิภาพกำลังสูง คุณภาพลำแสงสูง และความสามารถในการปรับความยาวคลื่นได้กว้าง
เลเซอร์สถานะแข็ง (โดยเฉพาะที่แสดงโดยเลเซอร์เส้นใยและเลเซอร์สถานะแข็งที่สูบพลังด้วยไดโอด) ได้ครองตำแหน่งสำคัญในหลากหลายสาขา เช่น การแปรรูปโลหะ การประมวลผลจุลภาคอย่างแม่นยำ และการรักษาทางการแพทย์ของเนื้อเยื่อแข็ง ด้วยคุณสมบัติความยาวคลื่นสั้นยอดเยี่ยม คุณภาพลำแสงสูงมาก ความสามารถของช่วงพัลส์อัลตร้าสั้นที่ทรงพลัง โครงสร้างกะทัดรัด ความน่าเชื่อถือสูงมาก และความต้องการการบำรุงรักษาต่ำ นอกจากนี้ยังส่งเสริมการนวัตกรรมและการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง การเลือกใช้เทคโนโลยีขึ้นอยู่กับการพิจารณาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของการใช้งาน คุณสมบัติของวัสดุ และความคุ้มค่า