Apakah Laser Keadaan Pepejal?

Laser Keadaan Pepejalialah laser yang medium pemancar cahayanya adalah bahan pepejal, biasanya kristal atau kaca, didop dengan nadir bumi atau ion logam peralihan, bukannya cecair atau gas.

Laser keadaan pepejal memancarkan cahaya laser pada julat panjang gelombang yang luas, daripada ultraungu (UV) kepada inframerah (IR), bergantung pada pilihan dopan dan komposisi kristal atau kaca. Kuasa keluaran boleh berjulat daripada miliwatt (mW) hingga beberapa watt (W), atau lebih tinggi, bergantung pada reka bentuk laser tertentu, medium gain dan mekanisme pengepaman.

Laser keadaan pepejal terutamanya terdiri daripada dua bahagian: bahan perumah pepejal dan ion aktif yang didopkan dalam bahan perumah. Ion aktif perlu mempunyai sifat khusus, seperti garisan pendarfluor tajam, jalur serapan luas, dan kecekapan kuantum yang tinggi pada panjang gelombang yang dikehendaki. Sebaliknya, bahan perumah harus mempunyai sifat seperti kekuatan, rintangan patah, kekonduksian terma yang tinggi, dan kualiti optik.

Selepas doping dengan ion nadir bumi, kedua-dua bahan kaca dan kristal mempamerkan sifat yang diingini ini. Bahan perumah yang sesuai termasuk kaca silikat, kaca fosfat dan pelbagai bahan kristal seperti garnet, aluminat, oksida logam, fluorida, molibdat, tungstate, dll. Ion aktif yang biasa digunakan termasuk ion nadir bumi seperti neodymium, erbium dan holmium, serta sebagai logam peralihan seperti kromium, titanium, dan nikel.

Beberapa laser keadaan pepejal yang terkenal termasuk laser delima, Nd:YAG laser, Nd:glass laser, Nd:Cr:GSGG laser, Er:glass laser, alexandrite laser, dan titanium:sapphire laser.

Laser keadaan pepejal boleh berfungsi sama ada dalam mod gelombang berterusan (CW), yang menghasilkan output laser berterusan, atau mod berdenyut, yang menghasilkan denyutan pendek cahaya laser berkuasa tinggi.

Pembinaan laser keadaan pepejal

Untuk membuat laser keadaan pepejal, rod laser perlu dipasang berhampiran lampu arka atau lampu kilat. Tiub lampu disambungkan kepada sumber kuasa. Batang laser dan tiub lampu disusun selari, dikelilingi oleh pemantul. Pada kedua-dua hujung rongga laser, cermin pemantul tinggi dan pengganding keluaran diletakkan. Untuk mengeluarkan haba yang berlebihan, laser disejukkan menggunakan sistem peredaran, biasanya menggunakan air penyejuk atau campuran glikol.

Gambar rajah tenaga laser keadaan pepejal
Medium aktif yang digunakan oleh laser keadaan pepejal adalah bahan pepejal. Secara amnya, semua bahan keadaan pepejal dipam secara optik, iaitu, sumber cahaya digunakan sebagai sumber tenaga dan digunakan pada medium perolehan. Selepas menyerap tenaga pam, elektron dalam medium perolehan teruja ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Dalam keadaan teruja, beberapa elektron akan melompat dari tahap tenaga yang lebih tinggi ke tahap tenaga boleh dipindahkan tertentu.

Berbanding dengan keadaan teruja yang lain, jangka hayat keadaan sementara adalah lebih lama, jadi ia boleh menyimpan dan mengumpul tenaga. Apabila elektron dalam keadaan sementara berubah kembali ke keadaan dasar, foton dengan tenaga dan panjang gelombang tertentu dibebaskan. Proses ini dipanggil pelepasan dirangsang dan menghasilkan cahaya koheren.

Foton yang dihasilkan dipantulkan beberapa kali antara cermin atau unsur pemantul lain dalam rongga laser. Mekanisme maklum balas ini menguatkan pelepasan yang dirangsang dan menghasilkan pancaran laser yang sengit. Rasuk separa yang dikuatkan terlepas melalui salah satu reflektor separa untuk membentuk output laser.

Rasuk keluaran biasanya mempunyai lebar garis yang sempit, yang dicirikan oleh panjang gelombang tertentu yang berkaitan dengan perbezaan tenaga antara keadaan sementara dan keadaan tanah.

Kelebihan laser keadaan pepejal:
1. Laser keadaan pepejal secara amnya tidak mengalami kehilangan bahan berbanding laser gas kerana medium laser berada dalam keadaan pepejal. Medium aktif dalam laser keadaan pepejal, seperti kristal atau kaca, mengekalkan komposisinya dan tidak memakan atau habis semasa operasi.
3. Laser keadaan pepejal boleh menghasilkan kedua-dua output berterusan dan berdenyut.
4. Pembinaannya agak mudah.
Kelemahan laser keadaan pepejal:
1. Laser keadaan pepejal kurang cekap dalam menukar tenaga input kepada output laser.
2. Perbezaan pancaran laser tidak tetap dan boleh berbeza antara 1 miliradian dan 20 miliradian.
3. Kehilangan kuasa mungkin berlaku apabila rod laser terlalu panas.

Aplikasi laser keadaan pepejal:
Laser keadaan pepejal mempunyai pelbagai aplikasi dalam pelbagai bidang. Selain spektroskopi dan telekomunikasi, aplikasi laser keadaan pepejal termasuk
Pemprosesan bahan: Laser keadaan pepejal digunakan secara meluas untuk memotong, menggerudi, mengimpal dan mengukir pelbagai bahan seperti logam, plastik, seramik dan komposit. Mereka sangat tepat dan boleh mengendalikan kedua-dua tugas pemprosesan makro dan mikro.
Perubatan dan Bioperubatan: Laser ini digunakan dalam prosedur perubatan seperti pembedahan laser, dermatologi (cth penyingkiran tatu), oftalmologi (cth pembetulan penglihatan), pergigian dan kosmetik. Mereka boleh menyasarkan dan mengecilkan tisu dengan tepat dengan kerosakan minimum pada kawasan sekitarnya.
Penyelidikan Saintifik: Alat penting untuk penyelidikan saintifik, termasuk spektroskopi, pengimejan pendarfluor, pecutan zarah dan kajian fenomena ultrafast. Mereka mampu menyediakan sumber cahaya yang boleh dikawal dengan tepat untuk mengkaji bahan dan proses fizikal dan kimia asas.
Pertahanan dan Keselamatan: Laser ini digunakan dalam aplikasi pertahanan dan keselamatan, termasuk penentu sasaran laser, pencarian jarak, senjata tenaga terarah dan langkah balas laser. Mereka menyediakan sumber cahaya yang tepat dan berkuasa untuk kegunaan ketenteraan, aeroangkasa dan keselamatan.
Telekomunikasi: Laser keadaan pepejal memainkan peranan penting dalam sistem komunikasi gentian optik, bertindak sebagai penguat optik dan sumber cahaya untuk menghantar isyarat pada jarak jauh pada kadar data yang tinggi.

Maklumat hubungan:

Jika anda mempunyai sebarang idea, sila berbincang dengan kami. Tidak kira di mana pelanggan kami berada dan apa keperluan kami, kami akan mengikut matlamat kami untuk menyediakan pelanggan kami kualiti tinggi, harga rendah dan perkhidmatan terbaik.