โครงสร้างพื้นฐานของเลเซอร์

1. สื่อเลเซอร์ทำงาน

การสร้างเลเซอร์ต้องเลือกสื่อการทำงานที่เหมาะสม ซึ่งอาจเป็นแบบปกติ ของเหลว ของแข็ง หรือเซมิคอนดักเตอร์การผกผันของประชากรสามารถทำได้ในตัวกลางนี้เพื่อสร้างเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการรับแสงเลเซอร์เห็นได้ชัดว่าการมีอยู่ของระดับพลังงานที่แพร่กระจายได้นั้นเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการรับรู้ของโลกการผกผันของประชากรมีสื่อการทำงานเกือบ 1,000 ชนิด และความยาวคลื่นเลเซอร์ที่สามารถสร้างได้นั้นรวมถึงช่วงกว้างของรังสีอัลตราไวโอเลตสุญญากาศและอินฟราเรดไกล

แกนกลางของเลเซอร์ประกอบด้วยอนุภาคกระตุ้น (ทั้งโลหะ) และเมทริกซ์โครงสร้างระดับพลังงานของอนุภาคที่ถูกกระตุ้นจะกำหนดลักษณะสเปกตรัมและอายุการเรืองแสงของเลเซอร์และลักษณะพิเศษอื่นๆ ของเลเซอร์ และเมทริกซ์จะกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสารทำงานเป็นหลักตามโครงสร้างระดับพลังงานของอนุภาคที่ถูกกระตุ้น สามารถแบ่งออกเป็นระบบสามระดับ (เช่น เลเซอร์ทับทิม) และระบบสี่ระดับ (เช่น เลเซอร์ Er:YAG)สารทำงานที่ใช้กันทั่วไปมีสี่รูปทรง: ทรงกระบอก (ใช้มากที่สุดในปัจจุบัน), แบน, ดิสก์และท่อ

2. แหล่งแรงจูงใจ

เพื่อให้การผกผันของหมายเลขอนุภาคปรากฏในสื่อการทำงาน ต้องใช้วิธีการบางอย่างเพื่อกระตุ้นระบบอะตอมเพื่อเพิ่มจำนวนอนุภาคในระดับพลังงานบนโดยทั่วไป การปล่อยก๊าซสามารถใช้เพื่อใช้อิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลน์เพื่อกระตุ้นอะตอมของตัวกลาง ซึ่งเรียกว่าแรงกระตุ้นไฟฟ้าแหล่งกำเนิดแสงแบบพัลซิ่งยังสามารถใช้เพื่อฉายรังสีสื่อการทำงานซึ่งเรียกว่าการกระตุ้นด้วยแสงและการกระตุ้นด้วยความร้อน การกระตุ้นด้วยสารเคมี ฯลฯ การกระตุ้นประเภทต่างๆ ถูกมองว่าเป็นการสูบหรือสูบน้ำเพื่อให้ได้เอาต์พุตเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้อง "ปั๊ม" อย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาอนุภาคในระดับพลังงานด้านบนให้มากกว่าระดับพลังงานที่ต่ำกว่า

3. ระบบความเข้มข้น

มีสองหน้าที่ของช่องที่มีความเข้มข้น หนึ่งคือจับคู่แหล่งปั๊มกับวัสดุทำงานอย่างมีประสิทธิภาพอีกวิธีหนึ่งคือการกำหนดการกระจายของความหนาแน่นของแสงของปั๊มบนวัสดุเลเซอร์ ซึ่งส่งผลต่อความสม่ำเสมอ ความแตกต่าง และการบิดเบือนทางแสงของลำแสงที่ส่งออกทั้งสารทำงานและแหล่งที่มาของปั๊มได้รับการติดตั้งในช่องกลั่นตัว ดังนั้นคุณภาพของช่องการควบแน่นจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของปั๊มช่องคอนเดนเซอร์ทรงกระบอกรูปไข่เป็นช่องที่ใช้บ่อยที่สุดในเลเซอร์สถานะของแข็งขนาดเล็ก

4. เรโซเนเตอร์ออปติคัล

ประกอบด้วยกระจกสะท้อนแสงทั้งหมดและกระจกสะท้อนแสงบางส่วน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของเลเซอร์โซลิดสเตตนอกเหนือจากการให้ผลป้อนกลับเชิงบวกทางแสงเพื่อรักษาการสั่นอย่างต่อเนื่องของเลเซอร์เพื่อสร้างการเปล่งแสงที่กระตุ้นแล้ว ตัวสะท้อนแสงยังจำกัดทิศทางและความถี่ของลำแสงที่สั่นเพื่อให้แน่ใจว่ามีเอกรงค์สูงและมีทิศทางสูงของเลเซอร์เอาท์พุตออปติคัลเรโซเนเตอร์ของเลเซอร์โซลิดสเตตที่เรียบง่ายและใช้กันทั่วไปประกอบด้วยกระจกระนาบสองอัน (หรือกระจกทรงกลม) ที่วางอยู่ตรงข้ามกัน

5. ระบบทำความเย็นและกรอง

ระบบทำความเย็นและกรองอากาศเป็นอุปกรณ์เสริมที่จำเป็นสำหรับเลเซอร์เลเซอร์โซลิดสเตตจะก่อให้เกิดผลกระทบจากความร้อนที่รุนแรงเมื่อทำงาน ดังนั้นจึงมักใช้มาตรการระบายความร้อนส่วนใหญ่เป็นการทำให้วัสดุที่ใช้เลเซอร์เย็นลง ระบบปั๊ม และโพรงที่มีความเข้มข้นเพื่อให้แน่ใจว่าเลเซอร์ใช้งานปกติและการปกป้องอุปกรณ์วิธีการทำความเย็นได้แก่ การระบายความร้อนด้วยของเหลว การระบายความร้อนด้วยแก๊ส และการระบายความร้อนด้วยการนำไฟฟ้า แต่ปัจจุบันวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือการระบายความร้อนด้วยของเหลวเพื่อให้ได้ลำแสงเลเซอร์ที่มีเอกรงค์สูง ระบบกรองจึงมีบทบาทสำคัญระบบกรอง?มันสามารถกรองแสงของปั๊มส่วนใหญ่และแสงรบกวนอื่น ๆ เพื่อให้เลเซอร์สีเดียวเอาท์พุตดีมาก