Ooo - Volgalaser - szilárdtest lézerek
Az 1960-as rubin lézer egyik rubin kristály, mint aktív közeg volt az első, amely egy szilárd állapotú lézer volt, és az ilyen típusú lézer még mindig a legfontosabb osztályok közé tartozik. Ez a lézer különösen alkalmas magas és nagyon nagy impulzushatások elérésére, és számos gyakorlati alkalmazást talál.
A sugárzás szilárdtest lézerek használják elsősorban a területén nemlineáris optika, anyag feldolgozása (lézeres hegesztés, lézeres vágás, stb), a mérőberendezést, valamint plazma jöjjön létre a lézer fúziós.
Szilárdtest lézer, amelynek egy aktív közegben kristályok vagy üveg, aktiválják fémionok vagy ritkaföldfém ionok. Ezek az aktív ionok elnyelik az optikai sugárzást egy széles spektrális tartományban. Ennek eredményeként a relaxációs folyamatokat vagy sugárzásos átmeneteket a különböző közbülső szinteken izgatott viszonylag hosszú életű (metastabil) szint, mint a referencia szintet a kibocsátása stimulált sugárzás, azaz a lézer átmenet. A szilárdtest lézerek túlnyomórészt a látható és IR spektrális tartományokban bocsátanak ki.
A gerjesztés kizárólag optikai szivattyúzás útján valósul meg, megfelelő fényforrások felhasználásával, speciális eszközben (a pumpa sugárzásának lézeres közegbe történő hatékony bevezetéséhez).
A szilárdtest lézereket viszonylag egyszerű kompakt kialakítás jellemzi (1. ábra) és nagy impulzusú teljesítmény (viszonylag alacsony sugárzási minőséggel).
Ábra. 1 - A szilárdtest lézer vázlatos ábrázolása: 1 - tükör; 2 módú membrán; 3 - fényvisszaverő; 4 - lézersugar; 5 - szivattyú lámpa
A szilárdtest lézereket közvetlenül sugárzással pumpálják. Populáció inverzió jön létre az alsó lézeres szintező ritkán lakott (kivéve - rubinlézer) miatt elegendő gerjesztés a felső szinten, ugyanabban az időben, mint lézer átmenetének előnyösen foglalkozik ilyen átmenetek, amelyek legnagyobb emissziós spektrumát fluoreszcencia intenzitást.
Aktív elemek úgy vannak kialakítva, például rudak egy polírozott homlokoldalai, az alkalmazott bevonatok és a tükör-felületű is hatásos bevitelére szivattyú sugárzás.
A szivattyúzási sugárzás impulzusos vagy folyamatos üzemmódban különböző formájú lámpákkal és gázzal való töltéssel, valamint lézerrel történik. A lézerek szivattyúzása különösen hatásos.
Szilárd állapotú lézerek szivattyúzási forrásai: xenonlámpák, kriptonlámpák, nagynyomású higanylámpák, halogén lámpák.
A szilárdtest lézer legszélesebb körben használt anyagok feldolgozása (lézeres hegesztés, lézeres vágás fém stb) Kapott rubin lézerek, neodímium üveg és neodímium gránát.
Rubin lézer. Ez a lézer főként impulzus üzemmódban működik és 0,6943 μm hullámhosszon sugárzást generál. Mivel a megszerzésének lehetőségét magas pulzus hatáskörét, és a rendelkezésre álló Ruby kristályok magas optikai minőségű rubinlézer -, és jelenleg az egyik legismertebb szilárdtest lézerek. A rubin kristály áll timföld molekulák a rács helyett néhány alumínium ionok bevezetett króm ionok.
Ruby kristályok egy rúd alakú, átmérője a 0,3-2 cm, hossza 30 cm. Ruby kristályok optikailag jó minőségű viszonylag könnyen gyártható, hogy van egy nagy mechanikai szilárdságú és nagy hővezető képességű, ami megkönnyíti a hűtés a kristály.
A szivattyú sugárzását nagy teljesítményű rúd xenon lámpák generálják, több elliptikus reflektorral vagy spirállámpákkal.
A rubin lézer emisszióját nagy teljesítmény jellemzi, alacsony sugárzási minőséggel (inhomogén eloszlás a keresztmetszet mentén, tüske sugárzás karakter).
Neodímium üveg lézer. Ez lézer egy szilárdtest lézert kibocsátó a közeli infravörös tartományban, amely alkalmazható, például, a lézeres fúziós eszközök, anyag feldolgozása (lézeres hegesztés, lézeres vágás, stb), vagy - alacsonyabb hatásköre - mint egy pumpáló lézer.
A neodímium üveg lézer négyszintes rendszerben működik. Mivel az alsó lézersűrűség szinte teljesen üres, ez a típusú lézernél viszonylag alacsony küszöbérték van, ami miatt nem nehéz folyamatos működést végezni.
Az optikai szivattyúzáshoz túlnyomórészt olyan rúd típusú villanócsöveket használnak, amelyek elliptikus reflektorral rendelkeznek. Mátrixanyagként szilikátot, foszfátot és bárium üvegeket használnak. Az üveg előnyei a nagy méretű és jó optikai minőségű aktív elemek gyártásának egyszerűségéből állnak.
A hátrányok alacsony hővezető képességgel járnak (speciális szemüveg szükséges a folyamatos működéshez), a fluoreszcencia vonal erősen szélesedik és a felszívódási vonal (részben inhomogén); az inhomogén szélesség kedvezőtlen aránya a szilikát üvegben levő fluoreszcencia vonal homogén szélességével.
Nd-YAG lézerek. Jelenleg ez a típusú lézer a legfontosabb szilárdtest lézer. Ez azzal jellemezve, hogy egy viszonylag egyszerű szerkezet eléréséhez nagy teljesítményű impulzusos üzemmódban nagy ismétlési sebességgel lézerimpulzusok (10 kHz-ig), vagy akár neperyvnom módban. A fizikai elvét előállítására populáció inverzió a lézer pontosan egybeesik - az azonos hatóanyagot ion ND3 + - az az elv, hogy létrehozza a populáció inverzió a lézer egy neodímium üveg. A fő különbség egy kristály mátrix használata. A neodímium-YAG lézer, ez egy ittrium-alumínium gránát.
Az ittrium-alumínium gránát előnyei az üveghez képest: 1) nagy mechanikai szilárdság és keménység; 2) jó hővezető képesség; 3) nincs szükség a díj kompenzálására.
Az ittrium-alumínium gránát kristályait 0.3-0.8 átmérőjű és 3-10 cm hosszú rúd alakjában használják, a tápközeg excitációja optikai szivattyúzással történik az alábbi módokon:
a) impulzusos üzemmódban - xenon villanófénnyel, gyakran egy egyszerű eszközzel, hengeres reflektorral;
b) folyamatos üzemmódban - halogénlámpák és főleg nagy teljesítményű - kripton ívlámpák egy vagy két elliptikus fényvisszaverő eszközben.
A modern lézerfizika a Nd-IAG lézerek a szivattyúzás és sugárforrások legfőbb forrása. A lézer előállít egy lineárisan polarizált sugárzást, és így különösen alkalmas a szivattyúzási forrást nemlineáris optika. A nagy impulzus ereje miatt szemészeti használatra is használják a szövetek lézeres vágásához. Az ipari célra (lézeres hegesztés, lézeres vágás fém stb) Nd-YAG lézerek kezelésére használják a kis alkatrészek.