Podstawowa budowa lasera

1. Laserowy środek roboczy

Generacja lasera musi dobrać odpowiedni czynnik roboczy, którym może być normalny, płynny, stały lub półprzewodnikowy.W tym ośrodku można uzyskać inwersję populacji, aby stworzyć warunki niezbędne do uzyskania światła laserowego.Oczywiście istnienie metastabilnych poziomów energii jest bardzo korzystne dla urzeczywistnienia świata inwersji populacji.Istnieje prawie 1000 mediów roboczych, a długości fali lasera, które można wygenerować, obejmują szeroki zakres próżniowego ultrafioletu i dalekiej podczerwieni.

Jako rdzeń lasera składa się z aktywowanych cząstek (oba metale) oraz matrycy.Struktura poziomu energii aktywowanych cząstek determinuje charakterystykę spektralną i czas życia fluorescencji lasera i innych charakterystyk lasera, a matryca determinuje głównie właściwości fizyczne i chemiczne substancji roboczej.W zależności od struktury poziomów energetycznych aktywowanych cząstek można je podzielić na układy trójpoziomowe (takie jak lasery rubinowe) i systemy czteropoziomowe (takie jak lasery Er:YAG).Powszechnie stosowane są cztery kształty substancji roboczych: cylindryczny (najczęściej stosowany obecnie), płaski, krążkowy i rurowy.

2. Źródło zachęty

Aby inwersja liczby cząstek pojawiła się w medium roboczym, należy zastosować pewną metodę wzbudzenia układu atomowego w celu zwiększenia liczby cząstek na górnym poziomie energii.Ogólnie rzecz biorąc, wyładowanie gazowe można wykorzystać do wykorzystania elektronów o energii kinetycznej do wzbudzenia atomów ośrodka, co nazywa się wzbudzeniem elektrycznym;impulsowe źródła światła można również wykorzystać do napromieniowania czynnika roboczego, co nazywamy wzbudzeniem optycznym;i wzbudzenie termiczne, wzbudzenie chemiczne itp. Różne typy wzbudzeń są wizualizowane jako pompowanie lub pompowanie.Aby w sposób ciągły uzyskiwać moc lasera, konieczne jest ciągłe „pompowanie”, aby utrzymać więcej cząstek na wyższym poziomie energii niż na niższym poziomie energii.

3. System koncentracji

Istnieją dwie funkcje wnęki koncentracyjnej, jedną jest skuteczne łączenie źródła pompy z materiałem roboczym;drugim jest określenie rozkładu gęstości światła pompy na materiale lasera, wpływając tym samym na jednorodność, rozbieżność i zniekształcenie optyczne wiązki wyjściowej.Zarówno substancja robocza, jak i źródło pompy są zainstalowane we wnęce kondensacyjnej, więc jakość wnęki koncentracyjnej bezpośrednio wpływa na wydajność i wydajność pompowania.Eliptyczna cylindryczna wnęka kondensatora jest najczęściej stosowana w małych laserach na ciele stałym.

4. Rezonator optyczny

Składa się z lustra całkowitego i lustra częściowego, które jest ważną częścią lasera na ciele stałym.Oprócz zapewniania optycznego dodatniego sprzężenia zwrotnego w celu utrzymania ciągłej oscylacji lasera w celu wytworzenia stymulowanej emisji, rezonator optyczny ogranicza również kierunek i częstotliwość wiązki oscylacyjnej, aby zapewnić wysoką monochromatyczność i wysoką kierunkowość lasera wyjściowego.Rezonator optyczny najprostszego i powszechnie stosowanego lasera na ciele stałym składa się z dwóch zwierciadeł płaskich (lub sferycznych) umieszczonych naprzeciw siebie.

5. Układ chłodzenia i filtrowania

Systemy chłodzenia i filtrowania są niezbędnymi urządzeniami pomocniczymi dla laserów.Lasery na ciele stałym powodują poważne efekty termiczne podczas pracy, dlatego zwykle stosuje się środki chłodzące.Chodzi głównie o chłodzenie materiału roboczego lasera, systemu pomp i wnęki koncentracyjnej, aby zapewnić normalne użytkowanie lasera i ochronę sprzętu.Metody chłodzenia obejmują chłodzenie cieczą, chłodzenie gazem i chłodzenie przewodowe, ale obecnie najszerzej stosowaną metodą jest chłodzenie cieczą.Aby uzyskać wiązkę laserową o wysokiej monochromatyczności, ważną rolę odgrywa system filtrów.System filtrowania?Może filtrować większość światła pompy i inne światło interferencyjne, dzięki czemu wyjściowa monochromatyczność lasera jest bardzo dobra.