Zasada działania lasera DPSS

1. Pompowanie diodowe:

Proces rozpoczyna się od diody laserowej, która emituje światło podczerwone. Światło to służy do „pompowania” kryształu Nd:YAG, co oznacza, że ​​pobudza jony neodymu osadzone w siatce krystalicznej granatu itrowo-glinowego. Dioda laserowa jest dostrojona do długości fali odpowiadającej widmu absorpcji jonów Nd, co zapewnia efektywny transfer energii.

2. Kryształ Nd:YAG:

Kryształ Nd:YAG jest aktywnym ośrodkiem wzmacniającym. Kiedy jony neodymu są wzbudzane przez pompujące światło, absorbują energię i przechodzą do wyższego stanu energetycznego. Po krótkim czasie jony te przechodzą z powrotem do stanu o niższej energii, uwalniając zmagazynowaną energię w postaci fotonów. Proces ten nazywany jest emisją spontaniczną.

[Przeczytaj więcej:Dlaczego używamy kryształu Nd YAG jako ośrodka wzmacniającego w laserze DPSS?? ]

3. Inwersja populacji i emisja wymuszona:

Aby wystąpiło działanie lasera, należy osiągnąć inwersję obsadzeń, w której więcej jonów znajduje się w stanie wzbudzonym niż w stanie o niższej energii. Gdy fotony odbijają się tam i z powrotem pomiędzy zwierciadłami wnęki lasera, stymulują wzbudzone jony Nd do uwalniania większej liczby fotonów o tej samej fazie, kierunku i długości fali. Proces ten nazywany jest emisją wymuszoną i zwiększa intensywność światła w krysztale.

4. Wnęka lasera:

Wnęka lasera składa się zazwyczaj z dwóch zwierciadeł na każdym końcu kryształu Nd:YAG. Jedno zwierciadło jest silnie odblaskowe, a drugie częściowo odblaskowe, co pozwala na ucieczkę części światła w postaci strumienia lasera. Wnęka rezonuje ze światłem, wzmacniając je poprzez powtarzające się rundy wymuszonej emisji.

5. Podwojenie częstotliwości (generacja drugiej harmonicznej):

Aby zamienić światło o częstotliwości podstawowej (zwykle 1064 nm emitowane przez Nd:YAG) na światło zielone (532 nm), na ścieżce lasera umieszcza się kryształ podwajający częstotliwość (taki jak KTP – fosforan tytanylu potasu). Kryształ ten ma nieliniową właściwość optyczną, która pozwala mu pobrać dwa fotony pierwotnego światła podczerwonego i połączyć je w jeden foton o dwukrotnie większej energii, a zatem o połowie długości fali światła początkowego. Proces ten nazywany jest generacją drugiej harmonicznej (SHG).

6. Wyjście zielonego światła:

Wynikiem podwojenia częstotliwości jest emisja jasnego zielonego światła przy długości fali 532 nm. To zielone światło można następnie wykorzystać do różnych zastosowań, w tym do wskaźników laserowych, pokazów laserowych, wzbudzania fluorescencji w mikroskopii i procedur medycznych.

Cały ten proces jest bardzo wydajny i pozwala na produkcję spójnego światła zielonego o dużej mocy w kompaktowym i niezawodnym formacie. Kluczem do sukcesu lasera DPSS jest połączenie półprzewodnikowych nośników wzmacniających (kryształ Nd:YAG), wydajne pompowanie diodami i efektywne podwojenie częstotliwości w celu uzyskania pożądanej długości fali światła.