ما هو ليزر الحالة الصلبة

ليزر الحالة الصلبة هوجهاز ليزرالتي تستخدمليزر الحالة الصلبةالمواد كمادة عمل. وسيط العمل مخدر بشكل موحد مع كمية صغيرة من الأيونات المنشطة في الكريستال أو الزجاج كمادة مصفوفة. تتميز ليزر الحالة الصلبة بخصائص الحجم الصغير والاستخدام المريح والطاقة الإنتاجية العالية. يتميز ليزر الحالة الصلبة عمومًا بقدرة مستمرة تزيد عن واط ، ويمكن أن تصل قوة ذروة النبض إلى 10 واط. ومع ذلك ، نظرًا للإعداد المعقد لوسيط العمل ، فإن السعر مرتفع نسبيًا.

مادة عمل ليزر الحالة الصلبة

تتكون مادة عمل ليزر الحالة الصلبة من الكريستال أو الزجاج الشفاف بصريًا كمادة مضيفة ، مخددة بأيونات منشطة أو مواد منشطة أخرى. يجب أن يكون لهذه المادة العاملة بشكل عام خصائص فيزيائية كيميائية جيدة ، وخطوط طيفية فلورية ضيقة ، وأشرطة امتصاص قوية وواسعة وكفاءة كمومية فلورية عالية. مواد الليزر الزجاجية تعمل بسهولة إلى مواد موحدة كبيرة الحجم ، والتي يمكن استخدامها في ليزر الطاقة العالية أو الذروة العالية. ومع ذلك ، فإن طيفها الفلوري واسع وأداءه الحراري ضعيف ، لذلك فهو غير مناسب للعمل تحت طاقة متوسطة عالية. نظارات النيوديميوم الشائعة هي نظارات السيليكات والفوسفات والفلوروفوسفات. تتميز مواد العمل بالليزر الكريستالية عمومًا بخصائص حرارية وميكانيكية جيدة ، وخطوط طيفية فلورية ضيقة ، ولكن تقنية نمو البلورات للحصول على مواد واسعة النطاق عالية الجودة معقدة. منذ أن وصلت بلورات الأكاسيد والفلوريدات المخدرة بمختلف المعادن الأرضية النادرة أو الأيونات المعدنية الانتقالية إلى تذبذب الليزر.

مصدر حافز ليزر الحالة الصلبة

تستخدم ليزر الحالة الصلبة الضوء كمصدر للإثارة. مصادر الإثارة النبضية الشائعة الاستخدام هي مصابيح فلاش مشحونة بالزينون ؛ تشمل مصادر الإثارة المستمرة مصابيح قوس الكريبتون ومصابيح التنجستن اليود ومصابيح الروبيديوم والبوتاسيوم وما إلى ذلك. في ليزر صغير طويل العمر ، يمكن استخدام الثنائيات الباعثة للضوء شبه الموصلة أو أشعة الشمس كمصادر إثارة. بعض أشعة الليزر الجديدة ذات الحالة الصلبة تستخدم أيضًا إثارة الليزر. لأن جزء فقط من طيف الانبعاث لمصدر الضوء تمتصه المادة العاملة ، ويتم إضافة خسائر أخرى ، فإن كفاءة تحويل الطاقة لليزر الحالة الصلبة ليست عالية ، عموما بين بضعة آلاف وعدد قليل من المئة.

خصائص ليزر الحالة الصلبة

يمكن استخدام ليزر الحالة الصلبة كمصادر إضاءة متماسكة عالية الطاقة وعالية الطاقة. يمكن أن تصل طاقة خرج ليزر نبضة الياقوت إلى مستوى الكيلو جول. يتميز نظام ليزر النيوديميوم الزجاجي المضخم ذو التبديل Q والمتعدد المراحل بقدرة نبضة قصوى تبلغ 10 واط. يمكن أن تصل طاقة خرج ليزر CW من العقيق والألومنيوم من الإيتريوم إلى مئات الواط ، ويمكن أن يصل اتصال السلسلة متعددة المستويات إلى كيلووات. في الوقت نفسه ، تستخدم أجهزة الليزر ذات الحالة الصلبة تقنية التبديل Q (التشكيل الكهربائي البصري) للحصول على نبضات قصيرة في النانوسيكند إلى مئات النانوسيكندات ، ويمكن لتقنية قفل الوضع الحصول على نبضات فائقة القصر في البيكوسيكوند إلى مئات البيكوسيكوند. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب عدم التجانس البصري لمواد العمل ولأسباب أخرى ، فإن إخراج ليزر الحالة الصلبة العام هو متعدد الأوضاع. إذا تم اختيار مادة العمل ذات التوحيد البصري الجيد وتم اعتماد التدابير التقنية مثل المرنان المصمم بعناية ، يمكن الحصول على ليزر الوضع المستعرض الأساسي مع زاوية انحراف الحزمة القريبة من حد الانحراف ، ويمكن أيضًا الحصول على ليزر الوضع الطولي الفردي.

تطبيقات ليزر الحالة الصلبة

ليزر الحالة الصلبة لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات في الجيش والمعالجة والطبية والبحث العلمي. يستخدم بشكل شائع في التدرج ، التتبع ، التوجيه ، الحفر ، القطع واللحام ، التلدين لأشباه الموصلات ، المعالجة الدقيقة للأجهزة الإلكترونية ، الكشف عن الغلاف الجوي ، البحث الطيفي ، الجراحة وجراحة العيون ، تشخيص البلازما ، هولوجرافي نابض ، وانصهار الليزر. تستخدم أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة أيضًا كمصادر إثارة لليزر الصبغة القابل للضبط. إن اتجاه تطوير ليزر الحالة الصلبة هو تنويع المواد والأجهزة ، بما في ذلك البحث عن أطوال موجية جديدة ومواد عمل جديدة مع أطوال موجية تعمل الانضباطية ، وتحسين كفاءة تحويل الليزر ، وزيادة طاقة الإنتاج ، تحسين جودة الحزمة وضغط عرض النبض وتحسين ريلياالقدرة والموثوقية. تمديد حياة العمل ، وما إلى ذلك.