Първо реализира през 1960 г., лазерно рубин кристал като активен среда беше твърд лазер, лазерът на този вид и в момента, все още принадлежи към класа на най-важната. Този лазер е особено подходящ за производство на високо и много високо пулс мощност и намира най-различни практически приложения.
радиационни твърди лазери се използва преди всичко в областта на нелинейна оптика, обработка на материал (заваръчни лазерен лъч, лазерно рязане и т.н.), Измервателното оборудване, както и да се създаде плазма в рамките на лазер сливане.
Твърд лазер съдържа активно среда в кристали или стъкло, се активират от метални йони или редкоземни йони. Тези активни йони абсорбират оптични лъчения в широк спектрален диапазон. В резултат на процеса на релаксация или радиационните преходи чрез различни междинни нива се възбужда относително дълъг живот (метастабилни) ниво като базово ниво за емисията на стимулирани радиация, т.е. лазер преход. Твърдотелен лазер предпочитане излъчват в видими и инфрачервени спектрални региони.
Възбуждането се случва изключително чрез оптично изпомпване използват подходящи източници на светлина в специално устройство (за ефективно въвеждане на излъчване на помпата в лазерна среда).
Твърдо лазери имат относително прост компактна конструкция (фиг. 1) и висока мощност импулси (относително ниско качество на излъчване).
Фиг. 1 - Схематично представяне на лазерна дизайн твърдо състояние: 1 - огледало; 2 - модален отвор; 3 - отражател; 4 - лазерно прът; 5 - помпена лампа
Работни твърдотелен лазер възниква директно от радиация. Населението инверсия е създаден в долния лазер ниво е слабо населен (изключение - рубин лазер) поради достатъчно възбуждане на горното ниво, като в същото време като лазерни преходи благоприятно адреси тези преходи, които имат максимална емисия спектри на интензитета на флуоресценция.
Активни елементи са проектирани като пръчки с полирани челни страни с прикрепени към покрития и огледална повърхност в сила и за въвеждане на помпа радиация.
В изпомпване радиация се генерира импулсен или непрекъснат режим с лампи с различни форми и пълнене на газ, както и с лазер. Изпомпване с лазери особено ефективни.
се използват източници на помпа за твърдотелен лазер: ксенонова лампа, криптон лампа, живачни лампи с високо налягане, халогенни лампи.
От твърд лазер най-широко използвани за обработка на материали (заваряване лазерен лъч, лазерно рязане на метал и т.н.) Получени рубинени лазери, неодим стъкло и неодимови гранати.
Ruby лазер. Този лазер е за предпочитане работи в импулсен режим и генерира лъчение при дължина на вълната 0.6943 микрона. Поради възможността за получаване на високо импулсни сили, както и наличието на рубин кристали с висока оптична качество рубин лазер - и в момента е един от най-добре известните твърдотелен лазер. кристал рубин се състои от двуалуминиев триоксид молекули в своята решетка на мястото на някои от алуминиеви йони, въведени хромови йони.
Ruby кристали имат форма на прът с диаметър от 0.3-2 см и дължина 30 см. Ruby кристали на оптично добро качество относително лесни за производство, те имат висока механична якост и висока топлопроводимост, която улеснява охлаждането на кристала.
излъчване на помпата, за да се създаде мощни стволови ксенонови лампи с множество рефлектори или елиптични спирални лампи.
Рубин лазерно лъчение характеризира с голям капацитет на ниско качество на радиация (неравномерно разпределение над напречното сечение, шип характер радиация).
Неодимов стъкло лазер. Този лазер е твърдотелен лазер излъчващи в близката инфрачервена обхват, който се използва, например, за лазерно слети устройства, обработка материал (заваряване лазерен лъч, лазерно рязане и т.н.), или - при по-ниски сили - като лазерен помпа.
Неодимов стъкло лазер работи на схема на четири нива. Тъй като по-ниско ниво лазерна едва населен, а след това този тип лазер има сравнително нисък праг на енергия, при което не е трудно за изпълнение на операция nepryvny.
За оптично изпомпване стволови преимуществено използва флаш лампи с елиптичен рефлектор. Тъй като матричен материал, използван силикат, фосфат, и бариев стъклото. Предимства на стъкло крие в простотата на производство на активните елементи с големи размери и добро качество на оптиката.
Недостатъци, свързани с ниска топлопроводимост (за непрекъсната работа изисква специални очила), силна флуоресценция линия разширяване и линия на абсорбция (частично неравномерно); неблагоприятно съотношение на широчината към отлага нехомогенно хомогенен флуоресцентен линия ширина в силика стъкло.
От Nd-YAG лазери. В момента този тип лазер е критичен твърд лазер. Тя се характеризира с това, че със сравнително проста структура да се постигне висока мощност в импулсен режим при високи лазерни импулси честота на повторение (до 10 кХц) или дори neperyvnom режим. Физическата принципа за получаване на инверсия на населението в лазера съвпада точно - с едно и също активно йон е Nd3 + - принципа за създаване на инверсия на населението в лазера е неодим стъкло. Основната разлика се състои в използването на кристалната матрица. лазер неодим-YAG е итрий-алуминиев гранат а.
Предимства на итрий гранат alyuminnevogo спрямо стъкло: 1), висока механична якост и твърдост; 2) добра топлопроводимост; 3) не е необходимо за компенсиране заплащане.
Кристалите на итрий-алуминиев гранат се използва под формата на пръчки с диаметър 0,3-0,8 см и дължина 3-10 среда възбуждане се осъществява чрез оптично изпомпване в следните режими .:
а) в импулсен режим - ксенон импулсни лампи, често просто устройство с цилиндричен рефлектор;
б) в непрекъснат режим, - халоген, предимно за висок капацитет - Криптон дъгови лампи в устройства с една или две елиптични рефлектори.
От Nd-YAG лазери са основните източници на източниците на помпата и радиационната обстановка в модерна лазерна физика. Лазерът генерира линейно поляризирана радиация и по този начин е особено подходящ като източник на изпомпване за нелинейна оптика. Поради високата мощност импулс се използва също и в офталмологията за лазерно рязане на тъкани. В промишлени цели (лазерно заваряване лъч, лазерно рязане на метал и т.н.) Nd-YAG лазери се използват за лечение на малки части.
Свързани статии