โครงสร้างพื้นฐานของเลเซอร์

1. สื่อเลเซอร์ทำงาน

การผลิตเลเซอร์ต้องเลือกสื่อการทำงานที่เหมาะสม ซึ่งสามารถเป็นแบบธรรมดา ของเหลว ของแข็ง หรือเซมิคอนดักเตอร์ในสื่อนี้ ประชากรสามารถย้อนกลับได้ สร้างเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการรับเลเซอร์เห็นได้ชัดว่าการมีอยู่ของระดับพลังงานที่แพร่กระจายได้นั้นเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการรับรู้ของโลกการผกผันของประชากรมีสื่อการทำงานเกือบพันชนิด และความยาวคลื่นเลเซอร์ที่สามารถสร้างได้นั้นรวมถึงช่วงกว้างของอินฟราเรดไกลจนถึงอัลตราไวโอเลตสุญญากาศ

ในฐานะแกนกลางของเลเซอร์ มันประกอบด้วยสองส่วน: อนุภาคที่ถูกกระตุ้น (ซึ่งทั้งหมดเป็นโลหะ) และเมทริกซ์โครงสร้างระดับพลังงานของอนุภาคที่ถูกกระตุ้นจะกำหนดลักษณะสเปกตรัมและอายุการเรืองแสงของเลเซอร์เมทริกซ์เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของวัสดุที่ใช้เป็นหลักตามโครงสร้างระดับพลังงานของอนุภาคที่ถูกกระตุ้น สามารถแบ่งออกเป็นระบบสามระดับ (เช่น เลเซอร์ทับทิม) และระบบสี่ระดับ (เช่น เลเซอร์ Er:YAG)ปัจจุบัน วัสดุที่ใช้กันทั่วไปมีอยู่ 4 ชนิด ได้แก่ ทรงกระบอก (ปัจจุบันใช้มากที่สุด) แผ่นเรียบ ดิสก์ และท่อ

2. แหล่งจูงใจ

เพื่อให้เกิดการผกผันของประชากรในตัวกลางการทำงาน ต้องใช้วิธีการบางอย่างเพื่อกระตุ้นระบบอะตอมเพื่อเพิ่มจำนวนอนุภาคในระดับพลังงานบนโดยทั่วไปแล้ว การปล่อยก๊าซสามารถใช้ได้ และอิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลน์ถูกใช้เพื่อกระตุ้นอะตอมขนาดกลาง ซึ่งเรียกว่าการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าแหล่งกำเนิดแสงแบบพัลซิ่งยังสามารถใช้เพื่อส่องสว่างสื่อการทำงานซึ่งเรียกว่าการกระตุ้นด้วยแสงมีการกระตุ้นด้วยความร้อน การกระตุ้นด้วยสารเคมี และอื่นๆวิธีการจูงใจต่างๆ เรียกว่าการปั๊มหรือการปั๊มด้วยสายตาเพื่อให้ได้เอาท์พุตเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง จะต้อง "ปั๊ม" อย่างต่อเนื่องเพื่อให้อนุภาคที่มีระดับพลังงานสูงกว่าอนุภาคที่มีระดับพลังงานต่ำกว่า

3. ระบบความเข้มข้น

ช่องควบแน่นมีสองหน้าที่ หนึ่งคือการจับคู่แหล่งปั๊มและสื่อการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพอีกวิธีหนึ่งคือการกำหนดการกระจายของความหนาแน่นของแสงของปั๊มบนวัสดุเลเซอร์ ซึ่งส่งผลต่อความสม่ำเสมอ ความแตกต่าง และการบิดเบือนทางแสงของลำแสงเอาต์พุตของเหลวทำงานและแหล่งปั๊มถูกติดตั้งไว้ในห้องเก็บความเข้มข้น ดังนั้นคุณภาพของห้องเก็บความเข้มข้นจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มช่องคอนเดนเซอร์ทรงกระบอกรูปไข่เป็นเลเซอร์โซลิดสเตตขนาดเล็กที่ใช้บ่อยที่สุด

4. ช่องแสง

ประกอบด้วยกระจกสะท้อนแสงทั้งหมดและกระจกสะท้อนบางส่วน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของเลเซอร์โซลิดสเตตนอกเหนือจากการให้ผลป้อนกลับทางแสงที่เป็นบวกเพื่อให้เลเซอร์สั่นอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างการปล่อยที่ถูกกระตุ้น ช่องเรโซแนนซ์ทางแสงยังจำกัดทิศทางและความถี่ของลำแสงที่สั่นเพื่อให้แน่ใจว่ามีเอกรงค์สูงและมีทิศทางสูงของเลเซอร์เอาท์พุตออปติคัลเรโซเนเตอร์ที่ง่ายที่สุดและใช้กันมากที่สุดสำหรับเลเซอร์โซลิดสเตตประกอบด้วยกระจกระนาบสองอัน (หรือกระจกทรงกลม) วางตรงข้ามกัน

5. ระบบทำความเย็นและกรอง

ระบบทำความเย็นและกรองเป็นอุปกรณ์เสริมที่จำเป็นสำหรับเลเซอร์เลเซอร์โซลิดสเทตทำให้เกิดผลกระทบจากความร้อนที่รุนแรงมากขึ้นระหว่างการทำงาน ดังนั้นจึงมักใช้มาตรการระบายความร้อนวัตถุประสงค์หลักคือการทำให้วัสดุที่ใช้ทำงานด้วยเลเซอร์เย็นลง ระบบปั๊ม และโพรงที่มีความเข้มข้นเพื่อให้แน่ใจว่าเลเซอร์ใช้งานปกติและการปกป้องอุปกรณ์วิธีการทำความเย็นได้แก่ การระบายความร้อนด้วยของเหลว การระบายความร้อนด้วยแก๊ส และการระบายความร้อนด้วยการนำไฟฟ้า แต่วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือการระบายความร้อนด้วยของเหลวเพื่อให้ได้ลำแสงเลเซอร์ที่มีเอกรงค์สูง ระบบกรองจึงมีบทบาทสำคัญมากระบบกรองสามารถกรองแสงของปั๊มและแสงรบกวนอื่นๆ ได้เกือบทั้งหมด เพื่อให้เลเซอร์เอาต์พุตมีความเป็นเอกรงค์ที่ดีมาก